¿Para qué la Ciencia? Una gran respuesta


CERN

Tengo un problema con los argumento que utilizamos habitualmente para defender la ciencia.

A la pregunta ¿para qué sirve la ciencia? solemos responder con razones tecnológicas: gracias a los avances de la ciencia vivimos más tiempo, podemos viajar y comunicarnos a distancia, pasar menos frío que nuestros antepasados. Estos argumento son muy importante, [más aún cuando pedimos a la sociedad que financie el empeño científico].

Pero creo que a menudo nos olvidamos de explicar la razón última de la ciencia: comprender cómo funciona el mundo que nos rodea. Nos olvidamos de enseñar la ciencia como la gran aventura humana, construida por hombres y mujeres de diferentes tiempos y culturas.

Hace unos días encontré estos párrafos del físico británico Brian Cox sobre el descubrimiento del bosón de Higgs:

“Un pequeño grupo de primates en una roca insignificante entre los cientos de millones que existen en la Galaxia fueron capaces de predecir la existencia de una pieza de la naturaleza que se condensó en el vacío menos de una mil-millonésima de segundo después de que el Universo comenzara.”

“Y lo consiguieron juntos, en un lugar donde pusieron de un lado sus diferencias políticas, políticas y culturales con el propósito de explorar y comprender el mundo natural”

“Durante las próximas décadas, los científicos del CERN seguirán contribuyendo con sus descubrimientos al desarrollo de la economía. Pero esta no es la razón, ni lo puede ser nunca, para la exploración de la Naturaleza”.

Cox recuerda también las palabras del físico Robert Wilson frente al Congreso de Estados Unidos en 1969. Preguntado por cómo justificaría el gasto científico en términos de la defensa nacional, Wilson respondió:

“No tiene nada que ver con la defensa de nuestro país, excepto quizás hacer que valga la pena defenderlo”

La ciencia merecería la pena aunque no sirviese para nada.

Vuelve el Gran Colisionador. ¿Qué partículas encontraremos ahora?


boson

El Gran Colisionador de Hadrones ha vuelto a funcionar. Tras dos años de renovaciones, los protones ya giran alrededor del gigantesco anillo subterráneo de 27 kilómetros.

Allí descubrimos el bosón de Higgs. Esta vez va a ser aún más interesante. El primer objetivo era encontrar el Higgs: estábamos casi seguros que debía estar ahí y felizmente apareció. Ahora no estamos demasiado seguros de qué será lo que encontraremos!

Bueno, pero ¿tenemos alguna idea de las partículas que podrían aparecer?

Sí, tenemos algunas hipótesis, pero antes de responder a esta pregunta, permitidme un pequeño recordatorio de cómo funciona el acelerador y qué ha cambiado desde la última vez.

¿Cómo funciona el Gran Colisionador de Hadrones?

El funcionamiento básico del LHC es muy sencillo:

1) Los protones dan vueltas por el túnel circular de 27 km. Algunos protones van en un sentido y el resto en el sentido contrario.

2) Aceleras los protones hasta casi la velocidad de la luz [hasta el 99,9999991% de la velocidad de la luz]

3) Los protones, que viajan en direcciones opuestas, chocan, se desintegran y crean nuevas partículas. [Dicho en palabras de Albert Einstein, la energía de la colisión se convierte en masa de nuevas partículas porque E=mc2].

4) En los lugares del anillo donde se chocan los protones colocas detectores para intentar “ver” las nuevas partículas que se han formado. [En el Colisionador hay 4 detectores que se llaman ATLAS, CMS, LHCb y ALICE].

Vale, ¿y qué ha cambiado en el Colisionador desde que descubrimos el bosón de Higgs?

Las renovaciones de los últimos dos años han servido para aumentar la energía a la que chocan los protones.

Para acelerar los protones hasta casi la velocidad de la luz necesitas un campo magnético tremendo. Cuanto más fuerte sea el campo magnético, más rápido circularán los protones y más energía habrá en los choques.

Para que os hagáis una idea de la dificultad técnica: el Colisionador es uno de los lugares más fríos de nuestra Galaxia. Los electroimanes necesitan ser enfriados a -271 C, una temperatura aún más baja que la del espacio interestelar.

Con las mejoras que se han hecho, el campo magnético creado dentro del acelerador es más potente: los protones chocarán con más fuerza.

OK, ya entiendo más o menos cómo funciona el acelerador. Pero entonces, ¿tenemos alguna idea de qué nuevas partículas podríamos encontrar?

Bueno, tenemos algunas hipótesis. Algunas se remontan a los años 70, pero no estamos seguros de que sean correctas.

1) Partículas supersimétricas

Hasta ahora, nuestro conocimiento sobre las partículas fundamentales que componen la materia está encapsulada en una teoría llamada “el Modelo Estándar”.

El Modelo Estándar es una teoría que funciona muy bien, pero contiene algunas “fisuras” con los que los físicos no estamos demasiado a gusto. [Por ejemplo la masa concreta del bosón de Higgs o la conexión entre fermiones y bosones].

Para solucionar estos problemas, los físicos teóricos desarrollaron desde los años 70 una teoría que se conoce como “Supersimetría”.

La Supersimetría predice que cada partícula fundamental tiene una compañera. A esa compañera se le llama “compañera supersimétrica”. Por ejemplo: además del fotón también existiría el “fotino” o además del Higgs también existiría el “Higgsino”.

super1

Si la teoría de la Supersimetría es correcta, creemos que estas partículas deberían aparecer en el Colisionador.

2) Extradimensiones y mini-agujeros negros

Vivimos en un mundo de 4 dimensiones: las 3 dimensiones del espacio y la dimensión del tiempo.

Pero, ¿y si existiesen otras dimensiones tan pequeñas que no podemos ver?

Puede parecer ciencia ficción, pero estas dimensiones “extra” nos podrían ayudar a comprender cosas que todavía no entendemos. [Por ejemplo: porqué la gravedad es una fuerza tan débil o porqué el Universo se expande tan rápido].

Si estas dimensiones existen, podrían manifestarse en el Colisionador de varias maneras. Una primera forma sería encontrando nuevas partículas. [Por ejemplo versiones masivas de los botones Z y W].

Otra forma posible sería la creación de mini-agujeros negros. ¡No preocuparse! Además de ser minúsculos, estos agujeros sólo existirían durante 0,000000000000000000000000001 segundos. [Son 26 ceros, espero no haberme equivocado].

Esos mini-agujeros negros se desintegrarían antes de que pudiésemos detectarlos, pero dejarían una “huella” que podrían captar los detectores.

3) Materia oscura

Además de la “materia normal”, sabemos que en el Universo hay “materia oscura”. De hecho, sabemos que en el Universo hay bastante más “materia oscura” que “materia normal”.

El problema es que nunca la hemos detectado. Tampoco tenemos ni idea de qué está formada.

Espera, ¿entonces cómo sabemos que existe si nunca la hemos detectado? Porque de lo contrario las galaxias no podrían girar como giran.

Dicho de otra manera: NO podemos “ver directamente” la materia oscura pero SÍ podemos “ver los efectos” que produce la materia oscura en la materia normal.

Algunas teorías dicen que la materia oscura podría estar relacionada con las partículas supersimétricas de las que hemos hablado antes y que podríamos detectar.

4) Que encontremos algo que no nos esperábamos

Esta sería en mi opinión la alternativa más divertida: que encontremos algo completamente diferente a lo que nos esperábamos.

Eso sí, a los físicos que han dedicado sus carreras a la teoría supersimétrica creo que no les haría demasiada gracia.

¿Qué es científicamente “la resaca” por alcohol? Una explicación sencilla


En la literatura científica hay muchos artículos sobre la intoxicación etílica (“la borrachera”), pero bastantes menos sobre qué le ocurre al cuerpo humano una vez ha caído la concentración de alcohol en sangre (“la resaca”).

Todavía hay discusión sobre algunos mecanismos de la resaca (aquí podéis leer un review del año 2009 que resume diferentes hipótesis). Pero los científicos sí están de acuerdo en ciertos mecanismos básicos:

1.- Deshidratación

El alcohol es una sustancia diurética: es decir, una sustancia que incrementa la producción de orina.

Por cada 50 gramos de alcohol en 250 mililitros de agua, el cuerpo elimina de 600 a 1.000 mililitros de agua en forma de orina.

Espera… ¿cómo puede ser que una bebida alcohólica produzca tres o cuatro veces más orina que el líquido ingerido?

Porque el alcohol inhibe la producción de la Hormona Antidurética en la glándula pituitaria.

La hormona antidiurética es la encargada de ordenar a los riñones “que conserven agua”. Por lo tanto, los niveles más bajos de esta hormona hacen que los riñones aumenten la producción de orina.

Aquí podéis ver un modelo tridimensional de la hormona (negro = átomos de carbono, blanco = átomos de hidrógeno, rojo = átomos de oxígeno, azul = átomos de nitrógeno).

Modelo tridimensional de la Hormona Antidiurética (Wikimedia Commons)

Modelo tridimensional de la Hormona Antidiurética (Wikimedia Commons)

Beber alcohol también provoca deshidratación por una vía secundaria: cuando salimos de fiesta podemos pasar varias horas bailando, sudando, etc… sin beber agua y bebiendo aún más alcohol. (La pescadilla que se muerde la cola).

2.- Naúseas y dolor estomacal

El alcohol causa directamente la irritación de los tejidos estomacales (“gastritis”). Además, aumenta la producción de ácido gástrico y de las secreciones del páncreas y los intestinos.

Estas alteraciones en el sistema digestivo provocan las náuseas que podemos sentir durante las horas de resaca.

3.- El metabolismo del alcohol

El cuerpo humano metaboliza la molécula de etanol (el alcohol) en 2 pasos: primero convierte el etanol en acetaldeído y luego transforma el acetaldeído en acetato.

encima

Estos dos pasos son muy rápidos: el acetaldeído, la sustancia intermedia, es muy tóxica en concentraciones elevadas. Algunas personas tienen variaciones genéticas en la enzima que regula la segunda transformación y pueden tener más problemas.

4.- El whiskey, peor que el vodka

Lo que llamamos “alcohol” de una bebida alcohólica es etanol (CH3CH2OH). Aquí podéis ver un modelo tridimensional de esta molécula:

Wikimedia Commons

Wikimedia Commons

Algunas bebidas, como el vodka o la ginebra (si son de buena calidad) no contienen alcoholes adicionales.

Pero muchas bebidas, además de etanol, contienen otros alcoholes y sustancias biológicamente activas. En el proceso de producción de estas bebidas se conservan los alcoholes adicionales que se producen durante la fermentación. La Wikipedia en inglés tiene un buen artículo sobre estos alcoholes (llamados “de fusel”)

Estas sustancias “extra” le dan a la bebida un olor o gusto característico, pero su metabolismo puede complicar aún más la resaca.

Nota personal: Sirva este post como penitencia por las que me he agarrado durante estas Navidades.

Así trata el Gobierno de España a sus investigadores: Un ejemplo


soraya

Soraya Sáenz de Santamaría, Vicepresidenta del Gobierno, decía esto ayer durante la inauguración de la sede madrileña del Museo Nacional de Ciencia y Tecnología: “Para que España siga avanzando hay que apoyar la ciencia”

Para que os hagáis una idea de cómo está apoyando la Ciencia el Gobierno. Esta mañana, Amparo González, una amiga e investigadora del CSIC me contaba lo último que le ha sucedido. Por supuesto, esto no es más que un ejemplo de los centenares de casos similares a los que se están enfrentado nuestros científicos.

Le conceden una ayuda para que su centro colabore con investigadores de Princeton. Ella los invita. Los profesores de Princeton cambian sus clases y sus planes docentes en EEUU para poder venir. Y ocurre esto. Imaginad la cara y las ganas de colaborar con investigadores españoles que les quedó a los investigadores de Princeton. Imaginad a Amparo pidiéndoles disculpas porque la dirección del CSIC se negó a hacerlo.

Leed sus tuit de abajo a arriba:

otra

Poco podemos hacer para que el gobierno cambie su nefasta política científica. Pero es muy necesario que la gente entienda cómo el Gobierno está tratando a nuestros científicos. Y para comprenderlo, creo que nada resulta tan ilustrativo como un ejemplo.

Desde aquí, un abrazo enorme a todos los científicos que seguís en España. Sois verdaderos héroes. Y por supuesto, ni un solo reproche si decidís iros a otro lugar. ¿Cómo no vamos a entenderlo?

EN DIRECTO: Primer vuelo de la nave espacial Orión


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A las 13 horas está previsto el lanzamiento de la nave espacial Orión, en su primer vuelo de prueba alrededor de la Tierra. Te contamos todos los detalles en directo.

Cómo construir un modelo de Rosetta y otras manualidades para niños (y adultos)


maquetas

Las misiones espaciales son de las pocas que nos hacen soñar por igual a los niños y a los adultos.

En este post os propongo algunos modelos para construir. Algunos son muy sencillos y se los podéis proponer a vuestros peques. El último es realmente complicado (tiene 300 piezas!!!)

 

MODELO DE ROSETTA Y LA SONDA PHILAE

Rosetta y Philae son las naves que están explorando ahora mismo el cometa 67P. Philae es la sonda que descendió esta semana sobre la superficie del cometa.

Dificultad: Fácil — Los peques pueden hacerlo!

Descargad el modelo aquí (PDF) –> http://esamultimedia.esa.int/docs/rosetta/RosettaModel.pdf

 

MODELO DE LOS TELESCOPIOS ESPACIALES HUBBLE, CHANDRA Y COMPTON

Hubble, Chandra y Compton son 3 telescopios espaciales de la NASA. Hubble observa el espacio en el espectro visible, Compton en el espectro de rayos gamma y Chandra en el espectro de Rayos X.

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Dificultad: Media

Descargad este documento (PDF) –> http://science.nasa.gov/media/medialibrary/2010/03/31/HST_Compton_Chandra_PaperModels.pdf

El modelo del Hubble está en las páginas 11 a 15 del documento. (Las instrucciones están en inglés en las páginas 9 y 10).

El modelo del Compton está en las páginas 18 a 23. (Las instrucciones en las páginas 16 y 17).

El modelo del Chandra está en las páginas 26 a 31. (Las instrucciones en las páginas 16 y 17).

 

OTRO MODELO (MUY DETALLADO) DEL TELESCOPIO HUBBLE

Dificultad: Muy difícil (Son 300 piezas!!!)

Instrucciones parte exterior –> http://hubblesite.org/the_telescope/hand-held_hubble/pdf/pattern-int-expert.pdf

Piezas parte exterior del Hubble –> http://hubblesite.org/the_telescope/hand-held_hubble/pdf/directions-ext-expert.pdf

Instrucciones parte interior –> http://hubblesite.org/the_telescope/hand-held_hubble/pdf/directions-int-expert.pdf

Piezas parte interior –> http://hubblesite.org/the_telescope/hand-held_hubble/pdf/pattern-int-expert.pdf

 

MODELOS DE OTRAS NAVES Y SATÉLITES

Tanto la NASA como de la Agencia Espacial Europea, tienen webs de dedicada a explicar cómo hacer modelos de sus misiones. Aquí os dejo las direcciones que conozco:

NASA

http://science.nasa.gov/kids/the-universe/universe-spacecraft-paper-models/

http://solarsystem.nasa.gov/kids/index.cfm?Filename=papermodels

ESA

http://www.esa.int/esaKIDSen/build.html

 

NOTA FINAL: Si alguien se anima a fabricar alguno de estos modelos (o anima a sus chavales) y le apetece mandarme una foto, me encantaría recibirlas. Me las podéis mandar por Twitter o por Facebook.

 

¿Cuál es el futuro de Philae en el cometa tras el accidentado aterrizaje?


Por primera vez en la Historia, la Humanidad ha conseguido aterrizar en un cometa.

En este post voy a intentar explicar los problemas que se produjeron al aterrizar y cómo pueden afectar al futuro de la misión. Pero, en cualquier caso, me parece importante subrayar que lo logrado hasta ahora ya es histórico.

A) EL DESCENSO

Rosetta y Philae llevaban 10 años, 5 meses y 4 días.viajando juntas por el espacio. Tras unas complicadas maniobras orbitales, y mientras viajaba a 40.000 km/h, Rosetta soltó a Philae con centímetros de precisión.

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Rosetta realizó fotografías de Philae durante el descenso. Aquí podéis ver las patas de aterrizaje y las antenas desplegadas:

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Aquí tenéis una animación con todas las fotografías tomadas desde Rosetta:

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Philae también tomó sus propias fotografías. La siguiente se hizo a sólo 3 km. de altura. En la esquina superior derecha podéis ver una de las patas:

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Esta otra se hizo 40 segundos antes de tocar tierra por primera vez. La “piedra” que veis en la esquina superior derecha tiene un tamaño de 5 metros:

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B) EL ACCIDENTADO ATERRIZAJE

El cometa genera un campo gravitatorio minúsculo. Philae estaba equipada con 3 sistemas para anclarse a la superficie y así no rebotar y perderse en el espacio. Tened en cuenta que la velocidad de escape es del orden de 1 m/s.

Aquí teneís un esquema de los 3 sistemas: retropropulsores, tuercas y arpones.

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En esta fotografía podéis observar los arpones en detalle:

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Por razones que los ingenieros todavía desconocen, fallaron los 3 sistemas. Además, los científicos pensaban que encontrarían una superficie mucho más blanda que amortiguase el aterrizaje.

Philae tocó la superficie a las 15:33, rebotó y subió a 1 kilómetro de altura.

Volvió la superficie a las 17:26. Pero rebotó por segunda vez y subió a 20 metros de altura.

Philae se posó al fin a las 17:33. (Todas las horas son UTC).

En el primero de los tres aterrizajes, Philae llegó al punto rojo, exactamente el lugar donde los científicos querían: una región plana y que hubiese proporcionado muchas horas de luz al día para los paneles solares. Sin embargo, tras los rebotes, acabó en algún lugar del rombo azul. Todavía no sabemos el punto exacto, pero parece que está al pie de un gran muro de roca y a la sombra.

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Ahora mismo hay 2 cosas que preocupan a los ingenieros:

a) Que la sonda está posada sobre el cometa, pero no anclada.

b) Que estando a la sombra, los paneles solares no recibirán la energía suficiente para mantener “viva” a la sonda.

Philae necesita 7 horas de sol al día. En la posición actual apenas recibe 1,5 horas al día.

Al llegar al cometa tenía la batería llena, lo que le proporciona 60 horas de autonomía. Ahora los ingenieros están buscando maneras de utilizar el taladro que lleva para mover la sonda y colocarla en una posición más favorable para los paneles solares.

Esta es una de las fotografías que ha enviado Philae desde la superficie.

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La sonda ya ha comenzado a estudiar el cometa con sus instrumentos científicos (excepto el taladro, que se intentará utilizar para moverla).

Philae cuenta con un módem de 28,8 kbps, pero sólo puede enviar datos cuando Rosetta está a la vista. (Rosetta sigue orbitando alrededor del cometa).

Aquí tenéis un resumen de los instrumentos a bordo de Philae. Si pincháis en cada imagen podéis verla ampliada:

En el peor de los casos, aunque Philae falle, Rosetta seguirá fotografiando y haciendo experimentos desde la órbita, ofreciéndonos vistas como esta:

final

Si todo sale según lo previsto, Philae y Rosetta acompañarán al cometa en su paso alrededor del Sol, estudiando los cambios que se produzcan en los próximos meses.

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Minuto a minuto: Aterrizaje en el Cometa

Nota: En el siguiente enlace tenéis una galería de fotos del cometa.

Galería del Cometa 67P (FOTOS)

El miércoles por la mañana, la Humanidad intentará, por primera vez en la Historia, aterrizar una nave sobre un cometa.

El cometa elegido es el 67P (también conocido como “Churyumov–Gerasimenko” en honor a sus descubridores). Aquí os dejo una galería con fotografías de este objeto celeste. (Nota: todas las fotografías son del dominio público de la ESA)

El cometa visto desde la Tierra (telescopio VLT):

vlt

 

Una fotografía global del cometa 67P desde Rosetta:

hello
 

Las dimensiones del cometa 67P:

dimensiones-cometa

 

Un “selfie” de la nave Rosetta con el cometa al fondo:

selfie-cometa

 

Actividad en la superficie del Cometa:

foto-actividad

 

El cometa fotografiado desde diferentes ángulos a 800 km de distancia

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14sep

 

19sep

 

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La superficie del planeta fotografiada a 10 km de distancia:

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Lugares considerados para el aterrizaje (finalmente será el “J”):

sitios-considerados

 

Lugar finalmente elegido para el aterrizaje:

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Lugar del aterrizaje (zoom):

landing-site-zoom

 

¿Dónde está el cometa?

donde
 

El tamaño del cometa comparado con Madrid

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El cometa comparado con el skyline de Los Ángeles

cometa

 

Imágenes revolucionarias de un sistema planetario mientras nace


Los astrónomos del telescopio ALMA acaba de revelar la imagen más detallada que tenemos de un sistema planetario en formación.

Antes de entrar en los detalles científicos, disfrutad unos instantes de la belleza de la imagen.

Crédito de la imagen: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ

Crédito de la imagen: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ

En el centro del disco se encuentra HL Tau, una estrella extraordinariamente joven de apenas 1 millón de años. Sí, para una estrella, tener 1 de millón de años es ser todavía un bebé. Nuestro Sol tiene 4.600 millones de años.

Los anillos concéntricos alrededor de la estrella son las nubes de polvo que se acabarán formando los cuerpos planetarios de este nuevo sistema solar.

De hecho, en la imagen previa hay un detalle que nos dice que la formación de los planetas ya ha comenzado.

¿Podrías decirme cuál es el detalle que nos revela que hay planetas formándose?

Son los huecos que se pueden ver entre los anillos. Aquí puedes ver un esquema:

ALMA image of the young star HL Tauri (annotated)

¿Y por qué los huecos entre los anillos indican que hay planetas formándose?

Mientras un planeta se va formando, su gravedad atrae el polvo que va encontrando en su órbita. Eso hace que los huecos entre las órbitas de los planetas se vacíen poco a poco de materia.

Además de crear huecos en las zonas contiguas a su órbita, cualquier planeta en formación también creará huecos en las zona de polvo que giren alrededor de la estrella con a una velocidad múltiplo de la suya. [Esto último es algo más difícil de explicar. El fenómeno se conoce en física como “resonancia” y es la misma razón por la que hay un gran hueco entre los anillos de Saturno. Allí el hueco lo crea la resonancia gravitatoria del satélite Mimas]. 

¿Cuál es el tamaño del sistema planetario que está naciendo?

Aquí tenéis un esquema que compara el tamaño del sistema HL Tau (izquierda) con nuestro Sistema Solar (a la derecha).

Comparison of HL Tauri with the Solar System

Crédito: ESA

¿Dónde está HL Tau?

La distancia que nos separa de HL Tau son 450 años luz. En el cielo, es una estrella que vemos cerca de Aldebarán, el astro más brillante de la constelación de Tauro.

HL Tauri in the constellation of Taurus

Crédito: ESA

Con el telescopio Hubble podemos ver cómo es la región que rodea a HL Tau. Aquí esta:

Crédito: ESA/Hubble y NASA

Crédito: ESA/Hubble y NASA

La imagen que revela los anillos de HL Tau fue tomada por ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), un telescopio formado por compuesto por una docena de radiotelescopios que trabajan juntos. Aquí tenéis un panorama de ALMA:

Crédito de la fotografía: ESO

Crédito de la fotografía: ESO

Nota: el telescópio está situado en Chile a más de 5.000 metros de altura (más alto que la cumbre del Mont Blanc). Subir las radioantenas hasta allí fue un enorme desafío de la ingeniería. La cadena norteamericana CBS dedicó a esta aventura un documental que podéis ver aquí.

No os olvidéis que nosotros somos, científicamente, polvo de las estrellas. ¿Por qué? Lo puedes leer aquí.