Autor Tema: FORO-CIENCIA (Leído 874726 veces)

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Óxido de grafeno para retirar residuos radiactivos del agua

QUÍMICA

El tubo de la izquierda contiene partículas microscópicas de óxido de grafeno en una solución. En el de la derecha, el óxido del grafeno es agregado a los desechos nucleares simulados que rápidamente se concentran de un modo que permite su fácil extracción. (Foto: Anna Yu. Romanchuk / Universidad Estatal Lomonosov de Moscú)

Según una investigación reciente realizada en la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú, Rusia, y la Universidad Rice en Houston, Texas, Estados Unidos, el óxido de grafeno resulta muy superior a otros materiales más cotidianos que se usan para retirar sustancias radiactivas del agua.
El equipo de los químicos Stepan Kalmykov en Rusia y James Tour en Estados Unidos determinó que los "copos" microscópicos de óxido de grafeno, del espesor de un átomo, se enlazan rápidamente con los radionucleidos que resultan tanto de la actividad antropogénica como de la radiación natural, condensándolos en estado sólido. Estos copos son solubles en los líquidos y se pueden fabricar con facilidad en grandes cantidades.
El descubrimiento podría ser de gran ayuda para limpiar sitios contaminados como la central nuclear de Fukushima Daiichi, que resultó gravemente dañada por el terremoto y el tsunami del 2011.
Kalmykov y sus colaboradores probaron el óxido de grafeno sintetizado por el grupo de la Universidad Rice con desechos nucleares simulados, que contenían uranio, plutonio y substancias como el sodio y el calcio que pueden afectar negativamente a su adsorción. Aún así, el óxido de grafeno demostró ser mucho mejor que las arcillas de bentonita y el carbón activado granular usados normalmente para la limpieza nuclear.
El óxido de grafeno introducido en las muestras tóxicas simuladas se coaguló en cuestión de minutos, agrupando rápidamente las peores sustancias tóxicas. El proceso funcionó bien en una amplia gama de valores del pH.
Capturar los radionucleidos no los hace menos radiactivos, sólo los vuelve más fáciles de ser manipulados. Pero esto ofrece muchas ventajas. Se custodia mejor unos pocos bidones de material radiactivo que una inmensa piscina de agua radiactiva.
En sitios donde existen grandes piscinas de material radiactivo, como en la central nuclear de Fukushima Daiichi, sólo hay que agregar óxido de grafeno y se obtiene un material sólido que ocupa un volumen de espacio muchísimo menor.
En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Anna Yu. Romanchuk, Alexander Slesarev y Dmitry Kosynkin.

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El poder de la fuerza de la gravedad en la Tierra

VIDEO

La gravedad es una fuerza fundamental de la naturaleza, una fuerza invisible que domina nuestro planeta desde sus entrañas rocosas a los océanos. Se trata de un fenómeno de atracción constante, estudiado hace siglos, pero que todavía arroja interrogantes a la comunidad científica. Si eliminamos o añadimos masa en un punto geográfico determinado, cambia la fuerza de la gravedad. Saber exactamente cuánto es complicado, porque varios factores influyen en el fenómeno gravitatorio.

Fuente: Euronews

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Los viajes de los microbios que viven en el estiércol

MICROBIOLOGÍA

Los científicos del ARS están estudiando el destino del estiércol en los corrales de engorde y en los campos para aumentar la seguridad alimentaria y proteger el medio ambiente. (Foto eggy Greb)

Estudios por científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) están revelando nueva información sobre los microbios que viven en el estiércol.
Estos estudios realizados en la Unidad de Investigación del Manejo de Agroecosistemas mantenida por el ARS en Lincoln, Nebraska, apoyan la prioridad del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés) de asegurar la seguridad alimentaria. ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del USDA.
En un proyecto, la microbióloga Lisa Durso usó muestras del estiércol de seis ejemplares de ganado vacuno para identificar un juego clave de grupos de bacterias gastrointestinales que son comunes tanto en el ganado vacuno como en el ganado lechero. Ella también observó algunas bacterias en el estiércol del ganado vacuno que no han sido observadas previamente en el ganado lechero, e identificó un surtido diverso de bacterias de los seis animales, aunque todos consumieron la misma dieta, eran de la misma raza, tenían el mismo sexo y la misma edad.
En otro estudio, Durso colaboró con el ingeniero agrícola John Gilley, también con el ARS, y otros investigadores para estudiar cómo la dieta del ganado afecta al transporte de patógenos en el escurrimiento de campos agrícolas enmendados con el estiércol. Los científicos agregaron dos tipos de estiércol a los campos experimentales con labranza convencional o labranza cero en tres diferentes tasas: una cantidad suficiente para satisfacer las necesidades de nutrientes para los cultivos por un año; una cantidad suficiente para proveer los nutrientes por dos años; o una cantidad suficiente para proveer los nutrientes por cuatro años. El estiércol se recolectó del ganado alimentado con maíz o pienso que contenía granos de destilería húmedos.
Después de una serie de episodios de lluvia simulada, el grupo recogió y analizó muestras del escurrimiento de los campos, y descubrió que ni la dieta ni el tipo de labranza afectaron significativamente al transporte de las bacterias del estiércol. Pero el grupo sí notó que la dieta afectó al transporte de los bacteriófagos, los cuales son virus que invaden a las bacterias, en el escurrimiento.
Gilley también realizó una investigación sobre cómo los residuos de un cultivo de trigo afectaron la calidad del agua en el escurrimiento de los campos enmendados con aplicaciones de estiércol suficientes para proveer nutrientes por un año, dos años o cuatro años. Los científicos descubrieron que las cantidades del fósforo disuelto, el fósforo total, los nitratos y el nitrógeno fueron significativamente más altas en el escurrimiento de los campos que tuvieron los residuos del cultivo. El grupo también observó que el escurrimiento de los campos enmendados con las aplicaciones de estiércol en cantidades suficientes para proveer nutrientes por cuatro años tuvieron niveles significativamente más altos del fósforo total y el fósforo disuelto comparado con el escurrimiento de los campos enmendados con las aplicaciones del estiércol en cantidades suficientes para proveer nutrientes por un año o dos años.
Los resultados de estos estudios han sido publicados en las revistas 'Foodborne Pathogens and Disease' (Patógenos Alimentarios y las Enfermedades), 'Applied and Environmental Microbiology' (Microbiología Aplicada y Ambiental), y 'Transactions of the ASABE' (Actas de la ASABE).

Fuente: USDA

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La fusión de dos proyectos empuja el futuro acelerador de partículas lineal

FÍSICA

Proyectos ILC (arriba) y CLIC para construir el nuevo acelerador de partículas lineal. (Foto: ILC Collaboration-CERN)

Los proyectos International Linear Collider (ILC) y Compact Linear Collider study (CLIC) han formado la nueva colaboración Linear Collider Collaboration, organización que coordinará e impulsará el desarrollo global del próximo acelerador lineal.
Mediante esta unión, formalizada este jueves día 21 de febrero en una conferencia en el laboratorio TRIUMF de Vancouver (Canadá), la comunidad científica internacional coordinará esfuerzos para desarrollar el proyecto. Este instrumento es complementario al LHC, y profundizará en sus descubrimientos, especialmente el bosón de Higgs.
La nueva organización está dirigida por Lyn Evans, que fue el responsable de la construcción del LHC en el CERN. Hitoshi Murayama, director del Instituto Kavli, será el director adjunto.
ILC proyecta su construcción en diferentes fases, la primera una 'factoría de Higgs' para estudiar la partícula descubierta en LHC. Por su parte, CLIC desarrollará I+D para aceleradores lineales.
También se ha constituido un nuevo comité de expertos para el acelerador lineal, encabezado por Sachio Komamiya de la Universidad de Tokio, cuyos miembros son designados por el Comité Internacional para Futuros Aceleradores (ICFA, por sus siglas en inglés).
“Ahora que el LHC ha alcanzado su primer y estimulante descubrimiento, estoy ansioso por contribuir al próximo proyecto”, dijo el director de la Colaboración para el Acelerador Lineal Lyn Evans. “Soy un constructor de aceleradores, y, con el fuerte apoyo que el ILC recibe de Japón, la Colaboración para el Acelerador Lineal puede utilizar las tuneladoras para construir una factoría de Higgs en Japón, a la vez que desafiamos las fronteras de la tecnología con CLIC”.
“Los dos proyectos, ILC y CLIC, tienen objetivos similares, pero usan tecnologías muy distintas, que están en diferentes estados de desarrollo”, explicó Sachio Komamiya.
La nueva colaboración para el acelerador lineal tiene tres secciones principales, que reflejan las áreas de investigación que continuarán desarrollándose. La del ILC será liderada por Mike Harrison (Laboratorio Nacional de Brookhaven, EE.UU.), la de CLIC está dirigida por Steinar Stapnes (CERN), y la de 'física y detectores' la liderará Hitoshi Yamamoto (Universidad de Tohoku).
Para el ILC, que publicará su Technical Design Report –documento técnico de diseño– el próximo mes de junio, los esfuerzos se centran en preparar su posible construcción, al tiempo que realiza avances en tecnologías de aceleradores y optimización del diseño.
Para CLIC continúa la investigación sobre un nuevo concepto de aceleración del haz de partículas, mientras que en el área de física y detectores la investigación en nuevas tecnologías y conceptos continúan en pleno desarrollo, aprovechando las sinergias que existen entre los detectores de ILC y CLIC.
El Consejo del Acelerador Lineal y la nueva dirección se reunieron por primera vez en el laboratorio de física de partículas y física nuclear canadiense TRIUMF. Los responsables de la iniciativa ofrecieron posteriormente una rueda de prensa que se pudo seguir en directo en streaming.
Tras el descubrimiento de una nueva partícula en el LHC compatible con el bosón de Higgs, la construcción de un nuevo acelerador lineal se ha hecho aún más convincente. La nueva partícula, que tiene una masa de 126 GeV, necesita ser estudiada con gran detalle para precisar sus propiedades y confirmar –o descartar– si se trata de la pieza que falta para completar el modelo estándar de física de partículas, el bosón de Higgs.
El LHC será capaz de realizar estos estudios de precisión solo hasta un cierto punto, mientras que un acelerador lineal, con sus colisiones ‘limpias’ entre electrones y sus antipartículas –positrones–, será capaz de profundizar en el conocimiento de esta nueva partícula, así como en otros fenómenos físicos que se esperan poder descubrir en el LHC.
El ILC es actualmente el proyecto más avanzado para un acelerador lineal, tanto en términos de tecnología de aceleradores como desde el punto de vista de la organización.
Como un esfuerzo global desde su inicio –alrededor de 1.000 científicos trabajan en su diseño–, el ILC puede construirse en etapas. Primero a la mitad de su energía de diseño –la llamada ‘factoría de Higgs’ para realizar estudios de precisión de la nueva partícula–; segundo, a su energía de diseño de 500 GeV; y tercero, al doble de esta energía, lo cual abriría más posibilidades incluso para descubrir nuevos fenómenos. El Gobierno japonés ya ha mostrado su interés en albergar esta instalación.
El ILC cuenta con la participación de los principales centros de investigación mundiales en física de partículas: CERN y Desy (Europa), Fermilab y SLAC (EE.UU.), y KEK (Japón).
Por parte española participan el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC‐Universidad de Valencia), el Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC‐Universidad de Cantabria), el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) y el Centro Nacional de Microelectrónica (CNM‐IMB‐CSIC), junto al Instituto Tecnológico de Aragón (ITA) y las Universidades de Barcelona, Granada y Sevilla.
CIEMAT, IFIC y la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) participan también en la I+D para desarrollar la tecnología de CLIC. La participación española en esta iniciativa global cuenta con el apoyo del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), Consolider-Ingenio 2010.

Fuente: CPAN

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Nuevo método para enfriar antihidrógeno, ¿avance clave en el manejo de antimateria?

FÍSICA

Gráfico de la aniquilación de un átomo de antihidrógeno en el CERN. (Imagen: CERN)

El manejo de la antimateria, tema exclusivo de la ciencia-ficción durante mucho tiempo, sigue progresando en capacidad de control. Aunque todavía falta mucho para que veamos motores de antimateria, cada vez se la puede fabricar, conservar y manipular con mayor destreza.
Ahora se ha diseñado un nuevo método para enfriar antihidrógeno después de haber sido atrapado y aislado. La técnica podría constituir un avance clave para controlar la antimateria, y permitir explorar un área de la física repleta de enigmas: la de las propiedades de la antimateria.
En el universo actual, la antimateria sólo existe de manera natural durante instantes fugaces, en el marco de fenómenos físicos de alta energía. Cuando materia y antimateria entran en contacto se aniquilan mutuamente, liberando una cantidad colosal de energía.
Cada partícula tiene una antipartícula. Por ejemplo, la antipartícula de un electrón es un positrón (o antielectrón) y la de un protón es un antiprotón. Una antipartícula es exactamente igual que su partícula correspondiente pero con la carga eléctrica opuesta. De igual modo, las antipartículas se pueden agrupar para formar un átomo de antihidrógeno, de antihelio, y así sucesivamente.
La combinación de un positrón y un antiprotón crea un átomo de antihidrógeno.
Diversas teorías sugieren que tras el Big Bang (el gran estallido con el que se cree que se creó el universo), deberían haberse formado cantidades iguales de materia y de antimateria. Como el universo actual está compuesto casi en su totalidad de materia, sigue siendo un gran misterio por qué no existe esta simetría.
El nuevo método para enfriar antihidrógeno, desarrollado por un grupo de investigadores de Estados Unidos y Canadá, podría enfriar átomos atrapados de antihidrógeno hasta temperaturas 25 veces más bajas que las logradas anteriormente, haciendo que éste sea mucho más estable y que sea mucho más fácil experimentar con él.
En el método propuesto, se utiliza un láser que se dirige hacia átomos de antihidrógeno para "sacudirlos" de tal modo que pierdan energía y se enfríen. Las técnicas de enfriamiento por láser han sido decisivas en muchos experimentos importantes de la física de bajas temperaturas en años recientes.
Los átomos de antihidrógeno se forman en una trampa de vacío muy alto, inyectando antiprotones a un plasma de positrones. Un proceso atómico hace que el antiprotón capture un positrón, lo cual genera un átomo de antihidrógeno excitado electrónicamente.
Por regla general, los átomos de antihidrógeno tienen mucha más energía de lo que resultaría ideal para estudiarlos. Ese exceso de energía puede alterar las mediciones de sus propiedades. El método principal para reducir las altas energías de estos átomos es enfriarlos mediante láser hasta temperaturas muy bajas.
El método ideado por el equipo de Francis Robicheaux, de la Universidad de Auburn en Alabama, Estados Unidos, podría reducir la energía media del antihidrógeno atrapado lo suficiente como para hacer posible realizar mediciones más precisas de todos de sus parámetros.
El objetivo final de los experimentos con antihidrógeno es comparar sus propiedades con las del hidrógeno. Enfriar más el antihidrógeno será un paso importante para lograr esto.
A través de una serie de simulaciones por ordenador, el equipo de Robicheaux ha mostrado que los átomos de antihidrógeno podrían ser enfriados hasta cerca de 20 milésimas de 1 grado Kelvin. Hasta ahora, los átomos de antihidrógeno atrapados tienen energías de hasta 500 milésimas de 1 grado Kelvin.
La temperatura de cero grados Kelvin es el Cero Absoluto, o sea la temperatura más baja permitida por las leyes de la física tal como las entendemos, y equivale a 273,15 grados centígrados bajo cero, ó 459,67 grados Fahrenheit bajo cero.
Disponiendo de átomos de antihidrógeno más fríos de lo que ha sido posible hasta ahora, también se podría intentar medir en ellos la propiedad gravitatoria de la antimateria. En realidad, nadie ha visto a la antimateria ser atraída por un campo gravitacional, tal como acota Makoto Fujiwara, del equipo de investigación y miembro del TRIUMF, el Laboratorio Nacional canadiense de Física Nuclear y de Partículas. Por tanto, no se puede asegurar que la antimateria se comporte ante la gravedad del mismo modo en que lo hace la materia. Incluso existen hipótesis que asocian la antimateria con una hipotética antigravedad.

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Lanzados siete satélites desde la India

ASTRONÁUTICA

La carga útil del cohete. (Foto: ISRO)

Francia y la India colaboran en un nuevo programa espacial para el estudio de los océanos. El satélite, llamado SARAL, fue lanzado el 25 de febrero desde Sriharikota, a bordo de un cohete PSLV-CA (C20).
El despegue, que se produjo a las 12:31 UTC, sirvió también para poner en órbita a otros seis satélites de pequeño tamaño: Sapphire, NEOSSat, UniBRITE, TUGSAT-1, AAUSAT3 y STRaND-1. Tanto ellos como la carga principal fueron situados con éxito en una trayectoria heliosincrónica polar, a unos 780 Km de altitud.
El SARAL (Satellite with ARgos and ALtika) ha sido construido por la agencia india ISRO sobre una plataforma SSB-2, en la cual se han embarcado el altímetro AltiKa proporcionado por el CNES francés y el instrumento Doris (un sistema para determinar la órbita con gran precisión). Con un peso de 346 Kg, el satélite se dedicará durante tres años a efectuar mediciones de la altura de las olas, las zonas costeras, el hielo e incluso la lluvia. La misión colaborará con otra parecida, llamada Jason-2, y ayudará a efectuar mejores predicciones climatológicas. SARAL lleva también un repetidor ARGOS para comunicar y recoger datos procedentes de boyas oceánicas.
En cuanto a las cargas secundarias, Sapphire y NEOSSat son dos satélites canadienses. El primero será operado por el departamento de defensa de dicho país, y ha sido pensado para determinar las órbitas de objetos alrededor de la Tierra, entre los 6000 y los 40000 Km de altitud, así como para detectar lanzamientos de misiles. Para ello dispone de un sensor electroóptico unido a un telescopio. Construido por la empresa MacDonald, Dettwiler and Associates sobre una plataforma británica STTL-150, pesó unos 138 Kg de peso. El segundo satélite canadiense, el NEOSSat (Near Earth Object Surveillance Satellite), tendrá una función semejante, si bien, además de satélites artificiales, podrá ser utilizado para detectar asteroides. Pesa 65 Kg y es propiedad de Defence Research Development Canada (DRDC) y de la Canadian Space Agency (CSA). Ha sido construido por Microsat Systems Canada Inc. y dispone de un telescopio de 15 cm y un fotómetro.
El UniBRITE (BRIght-star Target Explorer) es también canadiense (en cooperación con Austria) y se le llama asimismo CanX-3A (Canadian Advanced Nanospace eXperiments). Pesa sólo 10 Kg y ha sido pensado para observar estrellas brillantes y estudiar su variabilidad, todo ello con una precisión diez veces mejor que desde la superficie terrestre. El vehículo ha sido construido por UTIAS (University of Toronto, Institute for Aerospace Studies).

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El 6 por ciento de las estrellas enanas rojas tienen planetas del tamaño de la Tierra en su franja orbital habitable

ASTRONOMÍA

Se estima que el 6 por ciento de las enanas rojas tienen un planeta templado del tamaño de la Tierra a su alrededor, y podría haber uno tan cerca de la Tierra como 13 años-luz. La recreación artística muestra un planeta hipotético con dos lunas, orbitando alrededor de una estrella enana roja, dentro de la franja orbital habitable en torno a dicho sol. (Imagen . Aguilar / Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

Utilizando datos disponibles públicamente, reunidos por el telescopio espacial Kepler de la NASA, un equipo de astrónomos del Centro para la Astrofísica, gestionado conjuntamente por la Universidad de Harvard y el Instituto Smithsoniano, en Estados Unidos, estima que el seis por ciento de las estrellas enanas rojas en nuestra galaxia tienen planetas del tamaño de la Tierra en la zona orbital habitable, el rango de distancias a una estrella dentro del cual la temperatura de la superficie de un planeta puede ser adecuada para permitir la existencia de agua líquida.
La mayoría de las estrellas más cercanas al Sol son enanas rojas. Asumiendo las nuevas estadísticas, los investigadores creen ahora que un planeta del tamaño de la Tierra y con una temperatura moderada (capaz de albergar agua líquida en la superficie) puede estar a sólo 13 años-luz de distancia de nosotros.
El equipo de Natalie Batalha, científica de la misión Kepler en el centro de Investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California, analizó 95 candidatos a planeta en el Catálogo del Kepler, que están en órbita a 64 estrellas enanas rojas. La mayoría de estos candidatos no tienen ni el tamaño ni la temperatura adecuados para poder considerarse como de tipo terrestre. Sin embargo, hay tres candidatos en una zona orbital templada y con tamaños inferiores al doble del de la Tierra.
Las estrellas enanas rojas son más pequeñas, menos brillantes y menos calientes que nuestro Sol. Una enana roja promedio tiene sólo la tercera parte del tamaño del Sol y es mil veces menos brillante que éste. En consecuencia, la zona habitable en torno a una enana roja (la franja orbital ni demasiado caliente ni demasiado fría) estaría mucho más cerca de la estrella que en el caso de nuestro Sol.
Esta gran proximidad a su estrella que deben tener los planetas en órbita a una enana roja para poder disfrutar de temperaturas que permitan la existencia de agua líquida en la superficie, acarrea un inconveniente: Hace a los planetas más vulnerables a los efectos de las eventuales erupciones estelares, y también de las interacciones gravitacionales, todo lo cual podría comprometer la habitabilidad de dichos mundos, tal como advierte Victoria Meadows, profesora de la Universidad de Washington, en Seattle, e investigadora del Instituto de Astrobiología de la NASA. Pero, si entre los planetas predichos en este estudio, hay algunos tan cerca de la Tierra como se ha pronosticado, entonces resultará mucho más fácil de lo asumido hasta ahora hacer las observaciones necesarias para detectar tales planetas y estudiar sus características principales, incluyendo si es o no factible que sean habitables por alguna forma de vida.
Los tres candidatos planetarios destacados en este estudio son el Objeto de Interés Kepler (KOI, por sus siglas en inglés) 1422.02, que tiene el 90 por ciento del diámetro de la Tierra y una órbita de 20 días; KOI-2626.01, con un diámetro de 1,4 veces el de la Tierra y una órbita de 38 días; y KOI-854.01, con 1,7 veces el diámetro de la Tierra y una órbita de 56 días.
Situados a entre 300 y 600 años-luz de distancia de la Tierra, los tres candidatos giran en torno a estrellas con temperaturas comprendidas más o menos entre los 3.130 y los 3.230 grados centígrados (entre 5.660 y 5.840 grados Fahrenheit aproximadamente). En comparación, la temperatura del Sol es de unos 6.000 grados centígrados.

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El espectacular crisol de estrellas de la nebulosa de Orión

ASTRONOMÍA

La nebulosa de Orión. (Foto: NASA/JPL-Caltech/UCLA)

La maraña de estrellas y nubes de gas y polvo presentes en la zona del cosmos conocida como "La Espada de Orión" ha sido captada en una nueva y hechizante panorámica.
La región cósmica ocupada por la nebulosa de Orión se caracteriza por una notable complejidad. Allí están ocurriendo muchas cosas, y muy rápido en la escala astronómica del tiempo. De hecho, se cree que la nebulosa como tal dejará de existir en un parpadeo cósmico. Algunas estimaciones sitúan esa transformación en una época tan cercana, astronómicamente hablando, como dentro de cien mil años.
La nebulosa, en la forma con que la civilización humana la ha conocido, es muy joven; se le ha atribuido una edad de diez millones de años como máximo.
La nebulosa de Orión destaca sobre todo por ser un colosal vivero de estrellas, donde abundan soles muy jóvenes y donde se están forjando otros muchos.
El satélite astronómico WISE (llamado así por las siglas de Wide-field Infrared Survey Explorer) de la NASA, escudriñó la región del firmamento ocupada por la nebulosa de Orión. Este telescopio espacial captó el brillo infrarrojo del polvo calentado por estrellas recién nacidas.
En la imagen obtenida, los colores verde y rojo identifican a este polvo caliente, mientras que las regiones blancas son las más calientes. Las estrellas masivas atraviesan la masa de polvo, desgarrándola y tallando en ella cavidades, la mayor de las cuales se ve en el centro de la imagen.
Los astrónomos piensan que nuestro Sol nació probablemente en una nube similar hace unos cinco mil millones de años. Con el tiempo, esa nube primigenia se acabó disipando, y las estrellas que nacieron muy juntas entre sí, se han ido alejando unas de otras, dejando a nuestro sistema solar mucho más aislado en el espacio de lo que lo estuvo durante su infancia.

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El extraño origen del agujero negro más joven conocido de nuestra galaxia

ASTROFÍSICA

W49B puede albergar el agujero negro de formación más reciente en nuestra galaxia. (Imagen: En rayos X: NASA/CXC/MIT/L.Lopez et al.; en infrarrojos alomar; en radio: NSF/NRAO/VLA)

W49B es un remanente de supernova mucho más caótico y extraño que la mayoría de los conocidos. La supernova que lo originó fue una explosión de un tipo muy raro.
Este remanente, o "nube de escombros" originada por la explosión, puede albergar el agujero negro formado más recientemente en nuestra galaxia, la Vía Láctea. El remanente tiene alrededor de un millar de años de edad (visto desde la Tierra, o sea sin contar el tiempo que ha tardado la luz en llegar hasta nosotros). W49B está situado a unos 26.000 años-luz de distancia de la Tierra.
Las explosiones de supernova que destruyen a las estrellas masivas suelen ser simétricas, con la materia estelar siendo disparada hacia todas direcciones de manera esencialmente homogénea. Sin embargo, en la supernova de W49B, el material cerca de los polos de la estrella aniquilada fue expulsado a una velocidad muy superior a la del material que emanó de su ecuador.
Mediante una inspección minuciosa de la distribución y cantidades de diferentes elementos químicos en la nube de escombros, un equipo de especialistas ha podido comparar los datos reunidos por el Telescopio Espacial Chandra de Rayos X, de la NASA, con los modelos teóricos de cómo explota una estrella. Por ejemplo, los investigadores han encontrado hierro sólo en la mitad de la nube, mientras que otros elementos como el azufre y el silicio están esparcidos por toda ella. Esto concuerda con el modelo de una explosión asimétrica. Otro rasgo llamativo es que W49B tiene más forma de barril que la mayoría de los otros remanentes de supernova, tanto en rayos X como en algunas otras longitudes de onda, lo que apunta también a que la estrella se destruyó de un modo inusual.
El equipo de Laura López y Daniel Castro, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Enrico Ramírez Ruiz, de la Universidad de California en Santa Cruz, ambas instituciones en Estados Unidos, y Sarah Pearson, de la Universidad de Copenhague en Dinamarca, también buscó señales delatadoras del tipo de "cadáver" ultradenso en que se convirtió el núcleo de la estrella al estallar ésta.
Aunque en una explosión de supernova buena parte de la materia de la estrella masiva es expulsada al espacio, el núcleo se conserva, comprimiéndose hasta alzanzar una densidad enorme. Muchas veces, este núcleo da lugar a lo que se conoce como una estrella de neutrones. A menudo, los astrónomos pueden detectar estos objetos a través de sus emisiones características y bastante potentes en rayos X u ondas de radio. Una cuidadosa búsqueda de señales en los datos reunidos por el Chandra reveló una ausencia de señales típicas de una estrella de neutrones, lo que implica que el núcleo de la estrella debió convertirse en un objeto todavía más exótico: Un agujero negro, concretamente el más joven de nuestra galaxia del que se tenga conocimiento.

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Descubren la misteriosa estructura de un agujero negro situado de canto

ASTRONOMÍA

Simulación del sistema binario Swift J1357.2-0933. (Foto: Gabriel Perez Diaz (IAC))

Un equipo internacional, liderado por investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) (España), revela esta semana en Science los detalles de un agujero negro dispuesto de una forma especial, de canto, en el sistema binario Swift J1357.2-0933. Es la primera vez que se observa un agujero negro con esta inclinación y la primera vez que se detectan eclipses de brillo en este tipo de sistemas.
Como si se tratara de un enorme donut’ –o toroide– que va creciendo conforme pasan los días. Así describe el investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Jesús Corral la peculiar estructura, desconocida hasta la fecha, del sistema binario Swift J1357.2-0933, compuesto por una estrella ‘normal’ y un agujero negro de masa estelar, que se alimenta de su estrella compañera.
La investigación, de la que Corral es primer autor y que aparece publicada en el último número de Science, ha seguido los pasos de la fase de erupción del sistema, un hecho que solo ocurre una vez cada decenas o cientos de años.
El equipo observó unos extraños eclipses en el sistema que duraban y se repetían cada pocos minutos. Este hallazgo les llevó a dos conclusiones: el agujero negro debía estar casi de canto (tiene una inclinación de al menos 75 grados) y presenta una peculiar estructura vertical situada en el disco de acreción del sistema, es decir, el conjunto de la materia que el agujero va robando de la estrella y que forma una corriente en forma de disco, similar a la que genera el agua al destapar un fregadero.
Como explica el también investigador del IAC Jorge Casares, coautor del artículo y director de la investigación, “es posible que este tipo de estructuras esté presente en todas o muchas binarias de rayos X, conjunto de sistemas al que pertenece Swift J1357.2-0933.
De esta manera, el objeto que hemos observado podría ser el prototipo de una población hasta ahora oculta de sistemas con muy alta inclinación en los que el agujero negro se encuentra oscurecido”. Aplicando reglas estadísticas, podrían ser un porcentaje de hasta el 20% de los sistemas de este tipo.
El astrofísico relata que los agujeros negros se forman a partir de la muerte de estrellas muy masivas y, de entrada, resulta complicado encontrarlos: “al no emitir luz, es casi imposible detectarlos si se hallan solos.
En caso de que formen sistema con una estrella, la probabilidad de observación es más alta, dado que lo que se ve es el proceso de 'canibalización' de la estrella por parte del agujero”, explica. De esta manera se entiende que, desde que se detectó el primero en 1964, solo se hayan confirmado otros 18 agujeros negros en nuestra galaxia.
Swift J1357.2-0933, descubierto por el satélite de rayos X Swift en 2011 y estudiado por el equipo del IAC, es el último en la lista. Hay aproximadamente otros 32 más considerados como candidatos a agujero negro, pero todavía no se han confirmado.
Muchas binarias de rayos X se caracterizan por permanecer en quietud durante decenas o cientos de años y, en este estado, es fácil confundirlos con estrellas corrientes. Sin previo aviso y en cualquier punto de la galaxia, estos sistemas erupcionan, provocando que el brillo que emiten aumente de forma considerable –casi 1 millón de veces- , lo que permite su detección por los satélites que hacen rastreo de emisiones de rayos X. Al cabo de unos meses, vuelven a su letargo.
Es entonces, agrega Corral, cuando la comunidad científica puede analizar su estructura: una estrella ‘normal’ y un objeto compacto, que puede ser un agujero negro (como en este caso) o una estrella de neutrones. La estrella transfiere materia a su compañero formando el mencionado disco de acreción.
En el caso de Swift J1357.2-0933, prosigue el investigador del IAC, se han podido recabar más datos debido a su relativa cercanía, estimada en unos 5.000 años luz, y a que se halla lejos del plano de la Vía Láctea, donde se concentra la mayor parte de la materia, con lo que su luz no se ve contaminada por polvo interestelar o la luz de objetos próximos.
Los científicos detectaron que el sistema tiene un periodo muy corto, de apenas 2,8 horas. En ese tiempo, la estrella completa una órbita en torno al agujero negro. Otra de las cuestiones que aclararon fue la masa del agujero, al menos 3 veces la del sol. “Se trata del límite inferior que hemos estimado. En realidad, la masa puede ser muy superior. Nuevas observaciones durante el periodo de quietud permitirán precisar este valor”, puntualiza Corral.
Sin embargo, el hallazgo más insólito del sistema fueron sus eclipses. A partir de imágenes captadas con diferentes telescopios de los observatorios del Teide y del Roque de los Muchachos (IAC-80, Liverpool, Mercator e INT), observaron que se producían eclipses que reducían el brillo del sistema hasta un 30% en solo siete segundos y que se van repitiendo en intervalos mayores al cabo de los días.
“Es la primera vez que se observa un fenómeno de estas características. Ninguna de las 50 binarias de rayos X transitorias conocidas (18 con agujeros negros confirmados y 32 candidatos) presenta eclipses producidos por la estrella”, señala el astrofísico del IAC.
¿A qué se deben? Los investigadores tenían claro que no los producía la estrella del sistema, ya que tarda 2,8 horas en girar en torno al mismo, y los eclipses, que se producen cada pocos minutos, son extremadamente cortos.
Corral aporta más datos: “El periodo en el que se repiten los eclipses es cada vez mayor con el paso de los días. Este hecho sugiere que están producidos por una estructura vertical que inicialmente está muy cerca del agujero negro y que poco a poco se va alejando como una onda desde las partes internas del disco de acreción hacia fuera.
Este descubrimiento lleva aparejado un segundo: “El simple hecho de detectar los eclipses ya indica que el sistema se encuentra a una inclinación muy alta, mayor incluso de 75 grados. En definitiva, lo vemos casi de canto”, precisa el científico. Y así describe la estructura: “es probablemente como un "donut": en el centro se localiza el agujero negro que está permanentemente oculto”.

Fuente: IAC

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El origen de una clase de niebla típica de Titán

ASTRONOMÍA

Destello de luz solar reflejado en un gran lago de Titán. (Foto: NASA/JPL/University of Arizona/DLR)

Un análisis detallado de datos obtenidos por la sonda espacial Cassini de la NASA ha permitido describir con más detalle que nunca antes cómo los aerosoles en la parte más alta de la atmósfera de Titán, la luna más grande de Saturno, se forman en un proceso relativamente rápido.
Conocer bien este proceso servirá no sólo para profundizar en la meteorología de Titán, sino también para extrapolar algunos de esos nuevos conocimientos a la conducta de ciertas capas de aerosoles en la atmósfera terrestre, y mejorar así las predicciones sobre su comportamiento.
De acuerdo con los resultados del nuevo estudio, la niebla de color marrón rojizo, distintiva de Titán, parece comenzar con la acción de la radiación solar sobre las moléculas de nitrógeno y metano en la ionosfera, creándose una sopa de iones negativos y positivos. Las colisiones entre las moléculas orgánicas y los iones ayudan a las moléculas a crecer y a convertirse en aerosoles más grandes y más complejos.
Más abajo en la atmósfera, estos aerosoles chocan entre sí y se coagulan, y al mismo tiempo interactúan con otras partículas neutras. Al final, se convierten en el corazón de los procesos físicos involucrados en la precipitación de hidrocarburos sobre la superficie de Titán, formando lagos, canales y dunas.
Esta investigación la ha llevado a cabo el equipo de Panayotis Lavvas, de la Universidad de Reims, Champagne-Ardenne, Francia. El equipo analizó datos reunidos por tres instrumentos de la Cassini. Los autores del nuevo estudio compararon sus resultados con los obtenidos por la sonda Huygens de la ESA en su descenso a través de la atmósfera de Titán en 2005, y han comprobado que concuerdan.
La misión Cassini-Huygens es fruto de la cooperación entre la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Italiana.

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Simulaciones digitales para deducir qué ocurre tras una explosión de supernova

ASTROFÍSICA

Simulación digital de parte del proceso que se pone en marcha con la explosión en forma de supernova de una estrella. (Imagen: Carola Ellinger)

Unos investigadores quieren llenar el vacío existente en el conocimiento entre lo que se sabe acerca de las estrellas en explosión de supernova, y lo que se sabe sobre sus restos miles de años más tarde. A tal fin, están intentando algo nuevo utilizando el SNSPH, un complejo software desarrollado en el Laboratorio Nacional de Los Álamos, en Nuevo México, Estados Unidos.
El equipo de Carola I. Ellinger y Sangwook Park, de la Universidad de Texas en Arlington, ha estado usando dicho software para generar simulaciones en 3D sobre supernovas que están en su fase intermedia de remanentes de la explosión, una fase sobre la que se sabe poco.
Hay infinidad de simulaciones numéricas de explosiones de supernovas y también muchas simulaciones de ondas de choque en el medio interestelar, pero no había ningún trabajo meticuloso que conectara a los dos, aún cuando en la física sí están conectados. Ahora, la labor de Ellinger y Park, así como de Gabriel Rockefeller y Chris Fryer del Laboratorio Nacional de Los Álamos, y Patrick Young de la Universidad Estatal de Arizona, está remediando esa situación.
Ellinger espera que las simulaciones se puedan utilizar para interpretar los datos reunidos por el Telescopio Espacial Chandra de Rayos X, de la NASA, así como en otras misiones, como la del satélite astronómico NuSTAR, lanzado en 2012.
El equipo de investigación utilizó para los cálculos los recursos computacionales del Centro de Computación Avanzada de Texas, en la Universidad de Texas, situada en la ciudad de Austin.
Disponiendo de datos más detallados, los científicos que estudian los remanentes de supernovas en la Vía Láctea son ahora capaces de diferenciar entre los "escombros" que fueron expulsados de la estrella que explotó, también llamada progenitora, y el material preexistente en el espacio interestelar, que fue arrastrado por la onda de choque. Esto da a los investigadores algunos de los parámetros que necesitan para rastrear de manera fiable la historia del remanente.

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Lanzada la Dragon CRS-2

ASTRONÁUTICA

La empresa SpaceX lanzó el 1 de marzo una nueva misión de envío de suministros a la estación espacial internacional mediante su nave de carga Dragon (CRS-2). El lanzamiento, ocurrido a las 15:10 UTC, desde la rampa SLC40 de Cabo Cañaveral, se llevó a cabo perfectamente. Su cohete Falcon-9 operó conforme a lo esperado, situando a la astronave en la órbita prevista, ideada para un viaje abreviado en dirección al complejo orbital.
Sin embargo, este tipo de trayectoria tuvo que ser abandonada inmediatamente debido a otro tipo de problemas. La Dragon se separó de la etapa superior de su vector a las 15:19 UTC, pero experimentó un retraso en la apertura de los paneles solares. La telemetría informó de alguna dificultad en tres de los cuatro grupos de motores utilizados para las maniobras, debido a un bloqueo o a las válvulas. Afortunadamente, el problema fue solucionado y fue posible abrir los paneles solares y efectuar el primer cambio orbital, así como un segundo. En vez de acoplarse a la ISS un día después del lanzamiento, lo haría ahora el domingo día 3.
La Dragon CRS-2 transporta unos 575 Kg de suministros para la estación, pero su carga total alcanza la tonelada. Se reparten en material para la tripulación, experimentos, recambios y herramientas. La NASA, la ESA, la CSA y la JAXA han contribuido a la carga. Una vez unida al módulo Harmony de la ISS, gracias a su captura mediante el brazo robótico Canadarm-2, su tripulación retirará los suministros, y después llenará el vehículo con 1.300 Kg de basura, resultados científicos, etc., que la Dragon enviará a la Tierra en su cápsula recuperable, hacia el día 25 de marzo. El vehículo efectuará un amerizaje en el océano Pacífico, frente a la costa de Baja California.
La Nave llegó a la ISS el domingo, como estaba previsto, y fue capturada por su brazo robótico a las 10:31 UTC.
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¿El nacimiento de un planeta gigante?

ASTROFÍSICA

(Foto: ESO/L. Calçada)

Utilizando el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO, un equipo de astrónomos ha obtenido lo que parece ser la primera observación directa de un planeta en formación incrustado aún en un grueso disco de gas y polvo. De confirmarse, este descubrimiento supondrá un gran paso adelante en nuestro conocimiento sobre cómo se forman los planetas y permitirá a los astrónomos poner a prueba las teorías actuales con un objeto observable.
Un equipo internacional liderado por Sascha Quanz (ETH Zürich, Suiza) ha estudiado el disco de gas y polvo que rodea a la joven estrella HD100546, una vecina relativamente cercana que se encuentra a unos 335 años luz de la Tierra. Se sorprendieron al encontrar lo que parecía ser un planeta en proceso de formación, aún metido en el disco de material que rodea a la joven estrella. Se cree que el candidato a planeta es un gigante gaseoso similar a Júpiter.
Hasta ahora, la formación planetaria ha sido un asunto abordado principalmente con simulaciones por ordenador” afirma Sascha Quanz. “Si nuestro descubrimiento es ciertamente un planeta en formación, por primera vez los científicos podrán estudiar de forma empírica el proceso de formación planetaria y la interacción de un planeta en formación con su entorno natal en un estadio muy temprano”.
HD 100546 es un objeto muy bien estudiado, y ya se ha sugerido que tiene un planeta gigante a una distancia seis veces mayor que la que separa a la Tierra del Sol. El nuevo candidato a planeta recién hallado se encuentra en las regiones exteriores del sistema, unas diez veces más alejado.
El candidato a planeta hallado en torno a HD100546 fue detectado como una débil mancha situada en el disco circunestelar y encontrado gracias a la combinación del instrumento de óptica adaptativa NACO (instalado en el telescopio VLT de ESO) con técnicas pioneras de análisis de datos. Las observaciones se llevaron a cabo utilizando el coronógrafo de NACO, que opera en longitudes de onda del infrarrojo cercano y elimina la brillante luz procedente de la estrella del lugar en el que se encuentra el candidato a protoplaneta.
De acuerdo con las teorías actuales, los planetas gigantes crecen al capturar parte de los restos de gas y el polvo que permanecen tras la formación de una estrella. Los astrónomos han localizado varios fenómenos en la nueva imagen del disco que rodea a HD100546 que apoyan la hipótesis de que se trata de un protoplaneta. Cerca del protoplaneta detectado, en el disco circumestelar, se encontraron estructuras que podrían haber sido causadas por interacciones entre el planeta y el disco. Además, hay datos que indican que los alrededores del protoplaneta pueden estar siendo calentados por el proceso de formación.
Adam Amara, otro miembro del equipo, está entusiasmado con el descubrimiento. “La investigación exoplanetaria es una de las más nuevas y emocionantes fronteras de la astronomía, y la imagen directa de planetas es todavía un campo emergente que se va a beneficiar mucho de los recientes avances en instrumentación y en métodos de análisis de datos. En esta investigación hemos usado técnicas de análisis de datos desarrolladas para investigación cosmológica, mostrando que el intercambio de ideas entre diferentes campos puede dar como resultado un extraordinario avance”.
Pese a que la idea de la presencia de un protoplaneta sea la que más se acerca para explicar estas observaciones, los resultados de este estudio requieren de observaciones de seguimiento para confirmar la existencia del planeta y descartar otros escenarios posibles. Entre otras explicaciones, es posible, aunque difícil, que la señal detectada pueda provenir de una fuente de fondo. También es posible que el objeto recién detectado no sea un protoplaneta, sino un planeta totalmente formado eyectado de su órbita original hacia una posición más cercana a la estrella. Cuando se confirme que el nuevo objeto detectado en torno a HD 100546 es un planeta en proceso de formación metido en su progenitor disco de gas y polvo, se convertirá en un laboratorio único en el cual estudiar el proceso de formación de un nuevo sistema planetario.

Fuente: ESO

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Más ojos mirando al cosmos

ASTRONOMÍA

Atardecer desde un observatorio de Canarias. (Foto aniel López)

El proyecto GLORIA es la primera red de telescopios robóticos del mundo disponible para toda la sociedad de forma gratuita.
Es un proyecto que surge pensando en la escasez de telescopios robóticos y de astrónomos disponibles para trabajar con la gran cantidad de información que se puede captar del espacio exterior. El objetivo es conseguir que miles de ojos y mentes apunten al cosmos. La idea está basada en un software capaz de facilitar la investigación en Astronomía mediante el uso de telescopios robóticos. Su principal característica es la gratuidad y la plena disponibilidad para cualquier tipo de usuario, desde el ciudadano que tiene curiosidad por la Astronomía hasta el catedrático en Astrofísica de la universidad más prestigiosa.
GLORIA significa 'GLObal Robotic-telescopes Intelligent Array for e-science' y es el nombre de esta iniciativa que busca ser una estructura web 2.0. que posibilite la observación mediante telescopios y la realización de proyectos en tiempo real. A través de la web http://gloria-project.eu/, lo único necesario para poder acceder a la comunidad es una conexión a internet, un navegador web y cierta curiosidad científica.
El proyecto está formado por socios de distintos países europeos y de América del Sur: España, Chile, Italia, la República Checa, Reino Unido, Rusia, Polonia e Irlanda, aunque la red incluye telescopios robóticos ubicados también en Argentina, Sudáfrica y Nueva Zelanda. “Lo que buscamos es que los ciudadanos puedan participar de una forma activa en la Astronomía”, asegura en declaraciones a DiCYT Miquel Serra-Ricart, investigador del Instituto Astrofísico de Canarias.
La red se encarga de controlar todos los telescopios robóticos y su instrumentación, que tiene distribuidos por el planeta, hacer accesible todo el software libre para cualquier usuario y realizar experimentos on line y otros utilizando los datos previamente obtenidos en los mismos telescopios. El software utilizado proporciona una serie de herramientas para la realización de experimentos astronómicos como son la creación de escenarios y control de telescopios, cámaras y cúpulas de forma remota. También permite conectar a la red cualquier telescopio robótico particular para compartir los datos obtenidos con el mismo. La metodología es sencilla, consiste en ir directamente a la página sky-live.tvLa web ofrece también las distintas expediciones en un formato Time-lapse, gracias al cual se consigue que, a pesar de la lentitud de un determinado suceso, todo lo capturado se mueva muy rápidamente; por ejemplo, el año pasado los científicos del proyecto realizaron una serie de experimentos itinerantes para seguir las auroras boreales, el tránsito de Venus y los eclipses totales de Sol. Con esto, se busca poner a disposición de los estudiantes este tipo de expediciones. "Es un sueño hecho en realidad, me hace sentir muy satisfecho”, comenta Miquel Serra-Ricart, que siempre ha viajado en busca de este tipo de fenómenos. Con estas experiencias se intenta atraer la atención de nuevos usuarios y fidelizar sus visitas para que ellos mismos puedan continuar con la investigación.
El proyecto está coordinado por el grupo CICLOPE, un grupo de investigación en Informática de la Universidad Politécnica de Madrid liderado por Francisco Sánchez que trabaja con la filosofía del código abierto para hacer accesible toda la información conseguida. “De momento se encarga de la definición de experimentos y telescopios más que del propio análisis de los datos y resultados; se busca crear una comunidad a través de internet para poder observar las mejores imágenes proporcionadas por nuestra red. En un par de semanas se podrá ver publicado el primer proyecto, el cual describe la actividad solar a partir de observaciones del telescopio del observatorio del Teide”, expone el astrofísico.
Uno de los principales intereses de este proyecto es la labor educativa y la motivación a los más jóvenes, por ello, la misma página del proyecto ofrece una serie de actividades educativas destinadas a profesores para su posterior realización con los alumnos en el aula.
En realidad, es una nueva red social, pero centrada en la Astronomía, gracias a la cual se puede elaborar lo que se conoce como ciencia ciudadana. Cualquiera puede aprovechar sus foros de discusión, ya que puede equivaler a un nuevo Facebook astronómico mundial con el fin de investigar más y mejorar la Astronomía.
Como el tiempo de observación de cada miembro está limitado, se efectúa un cálculo en el que se tiene en cuenta la participación en la red, ya sea de una manera on line u off line y se evalúa por el resto de usuarios, para poder reservar un tiempo mayor. De esta forma, se consigue una mayor participación en la investigación y el manejo de datos, objetivos primordiales de GLORIA.

Fuente: BAC/DICYT

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