El conocimiento de la estructura tridimensional de las nebulosas circunestelares es fundamental para la investigación de su origen. La estructura de las nebulosas circunestelares viene determinada fundamentalmente por la evolución de la estrella o las estrellas centrales. En muchos casos no es posible determinar de manera directa si el objeto central es una estrella individual o binaria o un sistema planetario con planetas que influyen en la estructura de la nebulosa. La naturaleza y la evolución del sistema estelar en el centro dejan huellas características en la nebulosa. Con la reconstrucción de las nebulosas en 3D tratamos de identificar estas huellas que permitan inferir información sobre el objeto central actual y progenitor y su evolución. Este procedimiento contribuye a resolver la controversia en el área de las nebulosas planetarias sobre la necesidad de estrellas binarias para la formación de las complejas estructuras observadas. Por ello es de ayuda conocer la estructura tridimensional detallada de un mayor número posible de nebulosas planetarias. Por otro lado, otros tipos de nebulosas circunestelares de las que se sabe que tienen sistemas binarios en el centro, podrán servir como patrón de comparación para la identificación de características comunes. Además del interés propio de conocer estas nebulosas, es por lo tanto de utilidad generar modelos de éstas para que sirvan de guía para las nebulosas planetarias. Para ello estamos colaborando con investigadores internacionales que observan y modelan nebulosas entorno a binarias como Eta Carinae y algunas Novas. La colaboración con Miguel Santander-García, especialista en el modelado de nebulosas moleculares será de gran interés aquí, ya que las regiones moleculares son las más prometedoras de contener información sobre la naturaleza de los objetos centrales. Éstas regiones son las más densas y cercanas a la estrella central. El nuevo arreglo submilimétrico ALMA en Chile ya está produciendo datos que muestran tanto detalle que métodos convencionales de modelado difícilmente pueden aprovechar el potencial de estos datos. Con Miguel Santander-García hemos implementado un nuevo módulo para el modelado de nebulosas moleculares con transporte radiativo molecular de CO que nos permite contribuir a la interpretación de datos de ALMA (Santander-García et al., 2013, enviado a MNRAS). El desarrollo de nuestro software SHAPE se enfocará hacía lograr alta resolución y fidelidad en sus imágenes. Esto tendrá un impacto en la calidad de la investigación como en su aplicación para la divulgación. Estamos colaborando con dos empresas diseñadoras de planetarios que utilizarán algunos de nuestros modelos en sus sistemas de presentación 3D de tiempo real. Estas empresas son Digitalis y Evans & Sutherland, ambas de EUA. Un enfoque totalmente novedoso que daremos a SHAPE es la producción de modelos o maquetas sólidas de nebulosas por medio de la impresión 3D en materiales plásticos. Esta tecnología se está desarrollando rápidamente y se está haciendo económicamente accesible. En colaboración con el grupo de luminiscencia del Centro de Nanociencias y Nanotecnología (CNyN) investigamos los materiales adecuados para producir modelos sólidos foto-luminiscentes para su aplicación en la investigación y la divulgación. Consideramos que el desarrollo de esta tecnología tiene gran potencial para llevar a patentes propios, donde el principal reto será la codificación de la intensidad volumétrica en la sustrato del objeto impreso. Tenemos dos ideas que pensamos investigar e implementar.

Nebulosas circunestelares: Con el presente proyecto contribuimos con los modelos morfo-cinemáticos tridimensionales más sofisticados y detallados que existen en la investigación astrofísica a nivel mundial. Tener modelos tridimensionales detallados permite la identificación de simetrías que por su lado permiten inferencias sobre los mecanismos de formación. Por ejemplo si la formación es debida a una estrella individual o por influencia de una binaria. La comparación de modelos de varios objetos permite la identificación de propiedades comunes que de otra manera no es posible ver (véase p.ej. García-Díaz et al, 2012, ApJ, 761, 172). Tanto las visualizaciones en pantalla como los modelos sólidos impresos en 3D servirán como base para la discusión y deducción de los mecanismos de formación y evolución de las nebulosas. Tecnología de Software: Con el desarrollo de SHAPE hemos introducido una nueva tecnología en el campo de modelado morfo-cinemático. Aunque actualmente ha llegado a cierto nivel de madurez y un número sustancial de publicaciones, aún quedan varios retos que superar para aprovechar todo su potencial en calidad de los resultados y la eficiencia del proceso de modelado. Es importante continuar este desarrollo para lograr una amplia aplicación del software y así incrementar el rendimiento de la inversión de fondos y trabajo ya realizado. Siendo el único software astrofísico que reúne las características del modelado interactivo y con un espectro de aplicaciones tan amplio, con una mayor perfección, esperamos que los campos de aplicación se extenderán año con año. El software prácticamente se ha convertido en el estándar internacional para el modelado morfo-cinemático de nebulosas circunestelares y está contribuyendo sustancialmente al entendimiento de su estructura tridimensional. Con su aplicación para la impresión 3D de los modelos nuevamente entramos en un área intocado en la astrofísica, abriendo nuevas vías para la investigación y comunicación de la misma. Consideramos que las ideas que tenemos para el método de impresión tienen un gran potencial para la obtención de patentes para esta tecnología. En particular se trata de dos métodos diferentes de cómo lograr la codificación de la intensidad del brillo de un pequeño volumen de una nebulosa en el sustrato de plástico del objeto impreso. Formación de recursos humanos: Planeamos que en este proyecto se involucren al menos dos estudiantes, uno en el modelado tridimensional con SHAPE y otro en la investigación de los materiales para la impresión 3D de los modelos. Luis Carlos Bermúdez, estudiante de maestría en el posgrado de astronomía en el Instituto de Astronomía en su sede de Ensenada participará en la creación de modelos 3D aplicando SHAPE. En la investigación de los materiales participará la estudiante Monserrat Arciniega García, quien está escribiendo la tesis de la maestría sobre materiales luminiscentes en el Posgrado en Ciencias e Ingeniería de Materiales en el CNyN y continuará en la misma línea de investigación durante el doctorado.