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La astrofísica de laboratorio se reúne en Madrid

ECLA2016 "Gas on the rocks" (European Conference on Laboratory Astrophysics)

Durante la semana del 21 al 25 de noviembre, Madrid acoge la segunda Conferencia Europea de Astrofísica de Laboratorio ECLA2016, un encuentro que pretende impulsar y mejorar la comunicación y colaboración entre los expertos de las distintas áreas que confluyen en este campo experimental y teórico de la astrofísica.

A lo largo de la última década, las iniciativas de investigación europeas desarrolladas en el campo de la astrofísica de laboratorio han experimentado una impresionante mejora en su capacidad para abordar problemas astrofísicos, proporcionando información esencial sobre los procesos físicos y químicos que dan lugar a la complejidad química en el espacio y que, en última instancia, dan como resultado la formación de estrellas y planetas.

Estas actividades han surgido tras la interpretación de observaciones astronómicas obtenidas con los telescopios e interferómetros disponibles actualmente. La riqueza de los datos obtenidos con herramientas tanto espaciales como basadas en tierra es tal que la ciencia requiere de nuevas metodologías para el modelado astrofísico [1]. Esto, sin duda, conducirá a nuevos retos para la astrofísica de laboratorio.

Con el fin de preparar el terreno de cara a esos nuevos retos, se organiza la conferencia ECLA2016 “Gas on the rocks” (European Conference on Laboratory Astrophysics) [2], donde se pretende abordar el estado actual de la astrofísica de laboratorio en el contexto de estos nuevos datos astrofísicos. La intención es impulsar y mejorar la comunicación y colaboración entre los expertos de las distintas áreas que confluyen en este campo de estudio: astrofísicos, físicos y (geo) químicos, entre otros.

En esta edición se tratarán temas como la formación y evolución de cometas, asteroides, meteoritos y la nebulosa primitiva del Sistema Solar; los discos protoplanetarios y la formación de planetas; las superficies y las atmósferas de planetas, lunas y exoplanetas; las firmas del medio interestelar en evolución; la interfaz gas-hielo y la complejidad molecular en las nubes densas; las huellas químicas de la formación estelar; la formación del polvo en las últimas etapas de la evolución estelar; y el procesamiento de la materia a altas energías en supernovas y choques.

Por otro lado, se abordarán temas relacionados con teoría y modelización, espectroscopía, (geo) química analítica, reactividad, nanociencia y química cuántica de los distintos componentes de la materia (gas, plasma, hidrocarburos policíclicos aromáticos, hielos, polvo, superficies sólidas, etc.).

ECLA2016 ha sido organizada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación (ERC) y el Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) y los proyectos NANOCOSMOS y ASTROMOL.

Acto inaugural

El lunes 21, a las 10:30, tendrá lugar un acto inaugural al que asistirán Emilio Lora-Tamayo, presidente del CSIC; Federico Soria, director del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid del CSIC; Christine Joblin, directora de investigación del CNRS (Francia) y co-presidenta del comité científico organizador del congreso; Isabel Tanarro, investigadora del Instituto de Estructura de la Materia del CSIC y presidenta del comité organizador local; y José Cernicharo, profesor de investigación del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid del CSIC y presidente del comité científico organizador.

Notas:

[1] Principalmente, las herramientas utilizadas son ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array), instalaciones espaciales como Herschel, Spitzer o Rosetta, y otras instalaciones basadas en tierra como VLTI, NOEMA, etc. En el futuro se espera que el telescopio espacial JWST y el telescopio E-ELT ofrezcan grandes posibilidades a este campo de la astrofísica.

[2] El primer ECLA (European Conference on Laboratory Astrophysics) tuvo lugar en París en el año 2011 (ECLA2011).

Más información y enlaces:

Hashtag del encuentro: #ECLA2016

Contacto para prensa:
Natalia Ruiz Zelmanovitch
nzelman@icmm.csic.es

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Campaña #ponlescara

Mañana jueves, 29 de septiembre, se celebra el primer ‘science dating’ organizado por L’Oréal Unesco, un encuentro entre 8 científicas y 80 estudiantes de tercero de la ESO (de 14 y 15 años). También se inaugura la campaña #Ponlescara cuyo objetivo es dar más visibilidad a las científicas de nuestro entorno. Entre las científicas invitadas se encuentra María Asunción Fuente, astrónoma del Observatorio Astronómico Nacional (OAN-IGN) y miembro de Astromol. La finalidad de este tipo de actividades es promover las vocaciones científicas entre las más jóvenes.

Además de Mª Asunción Fuente, en el primer “science dating” participarán otras 9 científicas de reconocido prestigio: Clara Grima, divulgadora y matemática; Begoña de la Cruz, física del CERN; Inmaculada Ibáñez, bióloga del Instituto de Genética Médica y Molecular (INGEMM); Selena Giménez, ingeniera agrónoma e investigadora en el Centro Nacional de Biotecnología del CSIC; Eva Cerezo, licenciada en Físicas y doctora en Ingeniería Informática; y América Valenzuela, periodista y química.

Asunción Fuente durante su primer seminario de la "Astrochemistry's Cool". Créditos: UIMP-Cuenca
Asunción Fuente durante la “Astrochemistry’s Cool” celebrada en 2014 en Cuenca. Créditos: UIMP-Cuenca

Más información:
L’Oréal hará una cita con la ciencia y lanzará campaña #Ponlescara

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La trampa de polvo

Artículo publicado en Naukas el 3 de junio de 2016

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Cada vez tenemos más claro que hay planetas en los lugares menos esperados: flotando solitarios por el espacio (expulsados de sus sistemas), alrededor de estrellas como la nuestra (que era lo más lógico), alrededor de púlsares (los primeros exoplanetas descubiertos), y alrededor de estrellas más pequeñas que nuestro Sol. No los veíamos y ahora los números se nos van de las manos, aunque los que más nos interesan son los parecidos a la Tierra, de tipo rocoso. Pero, ¿qué condiciones se dan en esos discos de escombros donde nacen los planetas para que sean de un tipo o de otro?

El nacimiento de los planetas es el final de un proceso que implica mucha condensación y concentración de materia. En el principio, tenemos una tenue nube molecular que se encuentra en el espacio, con granos de polvo y moléculas de gas flotando aleatoriamente. En un momento dado, la materia empieza a condensarse en determinados puntos que, si se dan las condiciones necesarias, acabarán colapsando y creando estrellas. La estrella tendrá a su alrededor los restos de su propia formación, los escombros, que acabarán formando un disco a su alrededor.

Esa materia sobrante, compuesta de gas y polvo, quedará “flotando” en torno a la estrella, generando, con el tiempo, discos de material en los que esos restos se “apelotonan” y acaban naciendo los planetas (también hemos hablado de discos de segunda generación, algo intrigante que aún se está estudiando). Así que podemos decir que las estrellas son las “madres” de los planetas.

Conocer la composición de estos discos, su física y su química, es fundamental para saber qué necesita un planeta para formarse. Es decir: según la materia prima que tengamos y las condiciones que se den, tendremos planetas o no y, de tenerlos, serán rocosos o gaseosos.

Como no podía ser de otra manera, nos intriga saber cómo se formó la Tierra, qué condiciones se dieron para el surgimiento de un planeta como el nuestro. Para intentar saber más, estudiamos los discos de estrellas jóvenes, parecidas a nuestro Sol en sus primeras etapas, con el fin de intentar establecer ciertos paralelismos. Una de esas estrellas es AB Aurigae, una estrella de tipo Herbig Ae que alberga un conocido disco protoplanetario en el que parece haberse iniciando la fase de formación de planetas, una etapa conocida como “disco de transición”, un paso entre esa etapa de material acumulado en el disco y la formación planetaria.

Dentro del disco, uno de los lugares clave a la hora de estudiar dónde y cómo se inicia el nacimiento planetario es la denominada “trampa de polvo”, el lugar en el que vemos que hay mayor acumulación de polvo dentro de un disco de escombros.

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Una trampa de la que no podrás escapar… o sí.

La “trampa de polvo” se llama así porque los datos indican que los granos de polvo quedan atrapados durante muchísimo tiempo, lo cual facilitaría la formación de las semillas de los planetas [1]. Otro aspecto interesante es la forma del disco que, en este caso, se ve ligeramente alterada, lo cual podría ser un indicio de que la formación planetaria ha dado comienzo: los datos de interferometría indican que tiene forma de herradura [2].

Al principio, los discos protoplanetarios cuentan con una abundante cantidad de gas que irán perdiendo con el tiempo, a medida que se forman los planetas y se “limpia” de restos de material. Parte de ese gas también se integrará en el planeta. De hecho, en este trabajo, liderado por Susana Pacheco-Vázquez y Asunción Fuente, del Observatorio Astronómico Nacional (OAN-IGN), se ha estudiado la composición química del gas del disco de la estrella AB Auriga y se han detectado varias moléculas orgánicas simples [3] y monóxido de azufre (SO).

El azufre es uno de los elementos más abundantes del Sistema Solar. Sin embargo, hasta ahora este es el único disco protoplanetario en el que se ha observado SO. Pero ese no es el único misterio: en la trampa de polvo no se encuentra la cantidad esperada de SO. Casi todas las moléculas presentan una distribución espacial en forma de herradura, al igual que el polvo. Sin embargo, la distribución espacial del SO se parece más a un anillo con emisión uniforme. Esto solo se podría entender si el SO fuera menos abundante en la trampa del polvo que en el resto del disco.

Una posible explicación para comprender dónde ha podido ir a parar el SO que no encontramos, sería que esas moléculas de SO y SO2, dadas las condiciones de alta densidad que se dan en la trampa de polvo [4], estuvieran congeladas sobre las superficies de los granos de polvo. Y es que, con observaciones en el rango milimétrico (el rango en el que emiten los objetos más fríos) las moléculas en el hielo no se pueden detectar, por eso no encontramos la cantidad esperada de SO.

¿Qué significa que haya o no haya SO en una trampa de polvo? En principio, se podría utilizar su presencia, ausencia o incluso abundancia, para saber si el disco que estamos estudiando está acercándose a la fase en la que empieza a crear planetas. Y, puesto que el gas y el polvo que se encuentran en los discos protoplanetarios son la materia prima de la que nacen los planetas, la comprensión de su química puede arrojar alguna luz sobre la eterna cuestión: el origen de la vida.

Notas

[1]El máximo de la emisión de polvo corresponde a un máximo de presión de gas en el que las partículas de polvo estarían atrapadas durante mucho tiempo, unos 0,1 Myr (millones de años).

[2]El disco de transición es altamente asimétrico en azimut, presentando una morfología desproporcionada con el máximo hacia el sudoeste.

[3] Los compuestos detectados son HCO+, H2CO, HCN, CN, CS y SO.

[4]El equipo ha llegado a esta conclusión tras realizar cálculos detallados sobre la química, la excitación y la transferencia radiativa que simulan las condiciones físicas en el disco protoplanetario y estudian la química del azufre dentro de la trampa de polvo.

Figura_3

Imágenes

Imagen 1: Disco protoplanetario que rodea a la estrella AB Aurigae. Crédito: Telescopio Espacial Hubble/STIS/C.A. Grady (NOAO, NASA/GSFC), et al., NASA.

Imagen 2: Imágenes de NOEMA del disco de transición que rodea a la estrella AB Aurigae.

Imágenes con alta resolución espacial (~1.6”= 231 AU) de las líneas de C18O 2->1, H2CO 30,3->20,2 y SO 56 -> 45 obtenidas con NOEMA. La emisión de las líneas moleculares sigue al anillo detectado en la emisión de polvo continuo (a 1mm). La trampa de polvo se detecta claramente en el continuo de 1mm y en la imagen de C18O. Sin embargo, la línea SO presenta una emisión casi uniforme a lo largo del anillo sin realce significativo.

Se han realizado cálculos de transferencia radiativa, químicos y de excitación, simulando las condiciones físicas de un disco protoplanetario, con el fin de investigar la química de azufre en la región de formación de planetas. Nuestro modelo muestra que, las condiciones de alta densidad características de la trampa de polvo, conducirían a una rápida congelación de las moléculas de SO y de SO2 en las superficies de los granos. La ausencia de algunas moléculas volátiles como SO puede utilizarse, por tanto, como un diagnóstico químico para detectar la existencia de un entorno en el que están naciendo planetas.

Imagen 3: Comparación entre los espectros modelados y los detectados por el telescopio de 30 metros hacia el disco de AB Aur. Las líneas azul y magenta corresponden al mismo modelo con ángulos de inclinación del disco de 27◦ y 40◦ respectivamente.

Contacto:

Asunción Fuente:  a.fuente@oan.es
Observatorio Astronómico Nacional (IGN)

Roberto Neri: neri@iram.fr
Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM)

Más información:

Este trabajo se ha publicado en el artículo científico “High spatial resolution imaging of SO and H2CO in AB Auriga: the first SO image in a transitional disk”, publicado en la revista “Astronomy and Astrophysics”, y sus autores son Susana Pacheco-Vázquez (OAN-IGN), Asunción Fuente (OAN-IGN), Clément Baruteau (CNRS, IRAP), Olivier Berné (CNRS, IRAP),  Marcelino Agúndez (ICMM), Roberto Neri (IRAM), Javier R. Goicoechea (ICMM),  José Cernicharo (ICMM) y Rafael Bachiller (OAN-IGN).

Este trabajo se ha llevado a cabo con observaciones del interferómetro NOEMA y el radiotelescopio IRAM 30m. Las observaciones con el radiotelescopio IRAM 30m se realizaron dentro del gran programa ASAI (“IRAM chemical survey of sun-like star-forming regions”, sondeo químico de IRAM de regiones de formación de estrellas de tipo solar), cuyos investigadores principales son R. Bachiller y B. LeFloch. Las observaciones de NOEMA las realizó un equipo internacional liderado por el Observatorio Astronómico Naciona (IGN).

Enlaces:

Nota de prensa en ASTROMOL: “El lugar donde nacen los planetas

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Observado por primera vez el toro alrededor de un agujero negro supermasivo

Ilustración del núcleo de la galaxia NGC 1068. Crédito: NASA/JPL-Caltech.
Ilustración del núcleo de la galaxia NGC 1068. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

Utilizando el conjunto de antenas ALMA (Atacama Large Millimeter Array), un equipo de investigadores, liderado por Santiago García-Burillo (del Observatorio Astronómico Nacional (OAN-IGN), España) ha conseguido observar, por primera vez, el toro de polvo y gas que rodea a un agujero negro supermasivo, en este caso el que se encuentra en el centro de la galaxia NGC 1068 (también conocida como Messier 77).

Las galaxias AGN (del inglés Active Galactic Nuclei) son aquéllas que albergan en su núcleo un agujero negro supermasivo con signos de actividad reciente. Este tipo de agujeros negros acretan material al tiempo que emiten gran cantidad de energía en un amplio espectro de longitudes de onda. Se cree que todas las galaxias, en algún momento de sus vidas, pueden ser galaxias activas.

Para que se desencadene un periodo de actividad,  el agujero negro supermasivo central debe “alimentarse” y, durante mucho tiempo, se ha postulado que el combustible debía almacenarse en un disco de polvo y gas que rodearía al agujero negro. Aunque el entorno inmediato de los agujeros negros de las galaxias activas puede ser tan brillante como toda la galaxia que lo alberga, algunos de estos núcleos parecen quedar ocultos tras una estructura en forma de anillo de polvo y gas, llamada “toro”. Continue reading Observado por primera vez el toro alrededor de un agujero negro supermasivo

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El lugar donde nacen los planetas

Abaurigae_hst_bigSe detecta monóxido de azufre (SO) en un disco de transición

Las estrellas jóvenes están rodeadas de discos de gas y polvo que, con el tiempo, evolucionan hasta acabar formando sistemas planetarios. En sus inicios, estos discos protoplanetarios cuentan con una abundante cantidad de gas que irán perdiendo con el tiempo hasta que solo queden los residuos del proceso de formación estelar: granos de polvo y planetesimales (cuerpos rocosos de tamaños de unos pocos kilómetros). Puesto que el gas y el polvo que se encuentran en los discos protoplanetarios son la materia prima de la que nacen los planetas, la comprensión de su química es de vital importancia para entender el origen de la vida.

Uno de los principales objetivos en la astrofísica actual es comprender cómo se formaron la Tierra y los planetas hace millones de años. El estudio de estrellas similares al Sol, pero más jóvenes, nos permite profundizar en el conocimiento de la formación e infancia de nuestro  Sistema Solar.

La estrella AB Aurigae, una estrella de tipo Herbig Ae, alberga un conocido disco protoplanetario que parece estar iniciando la fase de formación de planetas. Los discos que se encuentran en esta etapa se conocen como “discos de transición”. Esta estrella fue observada con la técnica de la interferometría, y en estos datos se vio que el disco polvoriento era muy asimétrico y que tenía forma de herradura [1]. Hasta el momento, esta morfología se ha observado en algunos discos de transición y se ha interpretado como un indicio de que la formación de planetas ha comenzado. Continue reading El lugar donde nacen los planetas

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La piel de Orión (reloaded)

Artículo publicado en Naukas el 10 de diciembre de 2015

La nebulosa de Orión vista por el Hubble. Créditos: NASA, ESA, M. Robberto (STScI/ESA) et al.
La nebulosa de Orión vista por el Hubble. Créditos: NASA, ESA, M. Robberto (STScI/ESA) et al.

Orión es la región de formación de estrellas masivas más cercana y brillante, una “guardería estelar” que se ha convertido en nuestro laboratorio de experimentación astrofísico. Está tan cerca que podemos tomar imágenes de la región entera y, a la vez, estudiar detalles de la misma. En este artículo nos centraremos en cómo influye la radiación ultravioleta procedente de las estrellas en las nubes interestelares de gas y polvo que las rodean.

Las nubes interestelares son zonas del espacio “entre las estrellas” formadas por gas y polvo, regiones monstruosamente más grandes que las nubes del cielo en las que, en algunos grumos “elegidos” por la gravedad, la materia puede condensarse y colapsar hasta formar estrellas. En concreto, la gran nube de de Orión es una región tremendamente activa del cielo. Dentro de la misma destaca el Cúmulo del Trapecio, un grupo de estrellas masivas y muy energéticas rodeadas de gases que pueden verse desde tierra incluso con pequeños telescopios ópticos amateur. Continue reading La piel de Orión (reloaded)

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Flatulencias espaciales (II)

Artículo publicado en Naukas el 13 de enero de 2016

Sulfuro de Carbonilo. Crédito: Ben Mills (Benjah-bmm27).
Sulfuro de Carbonilo. Crédito: Ben Mills (Benjah-bmm27).

Hace unos meses, desde el facebook de Astromol, planteamos un reto: si conseguíamos alcanzar los cuatrocientos seguidores, escribiríamos más reportajes sobre gases pestosos en el universo. Y los superamos. De hecho, desde la publicación de “Flatulencias espaciales (I)” , hemos superado los ochocientos. Así que aquí tenéis la segunda parte de “flatulencias espaciales”, dedicada, en esta ocasión, al sulfuro de carbonilo.

“La naturaleza no deja de sorprendernos”. Como si del guion de un documental se tratase, me veo pronunciando esta frase mientras elijo el título de este reportaje. Sé que es algo escatológico, pero es totalmente cierto: vamos a hablar de algunos de los gases que están en nuestras flatulencias. Ojo, que en nuestras flatulencias no sólo hay gases, hay más cosillas, pero de esas no vamos a hablar. Los compuestos que dan a los pedos ese olor (que no todos huelen igual, todo dependerá de lo que hayamos ingerido) se conocen bien. Y algunos de ellos también están en el espacio. Ahora entenderán por qué yo, que suelo hablar de astrofísica y astroquímica, me meto en estos temas.

Tras hablar del sulfuro de hidrógeno (H2S) en “Flatulencias espaciales (I)”, hoy vamos a centrarnos en el sulfuro de carbonilo (OCS) que, aunque tenga un nombre muy mono, parecido a un diminutivo, no se queda corto en cuanto a peligrosidad frente al anterior compuesto. Continue reading Flatulencias espaciales (II)

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Esa biosfera oscura que desconocemos – Entrevista con Ricardo Amils

Entrevista con Ricardo Amils*

Publicada en Hablando de Ciencia el 25 de septiembre de 2015.

Ricardo Amils en la "Astrochemistry's Cool".

Ricardo Amils es experto en microbiología y biología molecular de extremófilos y desarrolla su trabajo de investigación en el Centro de Biología Molecular (CSIC-UAM) y en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA). Licenciado en Químicas por la Universidad de Barcelona y Doctor en Ciencias por la Universidad Autónoma de Barcelona, aprovechamos su presencia como ponente invitado en la “Astrochemistry’s Cool” para hacerle esta entrevista. Continue reading Esa biosfera oscura que desconocemos – Entrevista con Ricardo Amils

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Nanocosmos en los “Encuentros sobre fronteras de la ciencia”

Sección central de una serie de imágenes que, al igual que en un escaneado, nos permiten distinguir la distribución de la materia en torno a la estrella IRC+10216. Los datos para componer esta imagen han sido obtenidos por el telescopio IRAM 30m.
Distribución de la materia en torno a la estrella IRC+10216. Los datos para componer esta imagen han sido obtenidos por el telescopio IRAM 30m.

Mañana, dos de diciembre, comienzan en Valladolid las jornadas “Encuentros sobre fronteras de la ciencia”, organizados por la Fundación Duques de Soria, la Universidad de Valladolid, la Fundación Universidades Castilla y León y la Universidad de Salamanca.

Durante dos días, estos encuentros abordarán cuestiones como el magnetismo, los neutrinos, la relatividad, el grafeno y la astroquímica, entre otras. Para tratar sobre los avances que ha tenido la astroquímica en los últimos años, José Cernicharo, Jefe del Grupo de Astrofísica Molecular del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC) y uno de los investigadores principales del proyecto Nanocosmos, ofrecerá la charla “Astroquímica: complejidad química en el espacio”. Será mañana, día dos, a las 12:00 en el Campus Miguel Delibes (Aulario, Aula Magna, Paseo de Belén, 9) de Valladolid. Continue reading Nanocosmos en los “Encuentros sobre fronteras de la ciencia”

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De lo pequeño a lo inmenso: cómo nace una estrella

Entrevista con Paola Casselli*

Publicada en Hablando de Ciencia el 4 de julio de 2015

Crédito: www.mpe.mpg.de
Crédito: www.mpe.mpg.de

Se llama Paola Casselli y hace un año y medio se mudó, desde la Universidad de Leeds (Inglaterra), a Garching (Múnich, Alemania), para dirigir el “Centre for Astrochemical Studies”, creado en el “Instituto Max Planck para el estudio de la física extraterrestre” (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics). Experta en la astroquímica asociada a la formación de estrellas, ha iniciado una nueva aventura: montar un laboratorio para el estudio de los procesos químicos que tienen lugar en el espacio con el fin de comprender cómo tienen lugar*.

¿Por qué es necesario hacer pruebas en un laboratorio para saber qué ocurre en el espacio?

A veces no sabemos qué molécula estamos observando. Si nos fijamos en los espectros con abundantes líneas, no sabemos cuáles son todas las moléculas que se encuentran en el espacio, por la sencilla razón de que, esas moléculas, normalmente, son muy reactivas en la Tierra, por lo que desaparecen rápidamente en las condiciones experimentales normales de nuestros laboratorios. Por eso tenemos que recrear lo mejor posible las condiciones del espacio en el laboratorio para poder ver las moléculas que observamos, medir sus frecuencias y determinar su estructura, lo que posteriormente nos ayudará a interpretar las observaciones. Continue reading De lo pequeño a lo inmenso: cómo nace una estrella

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