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miércoles, febrero 8, 2023
InicionewsLos 12 asombrosos descubrimientos del telescopio espacial James Webb de 2022

Los 12 asombrosos descubrimientos del telescopio espacial James Webb de 2022

El telescopio espacial más avanzado jamás defrauda

La NASA tiene nuevos ojos en el universo.

El lanzamiento y posterior operación del Telescopio Espacial James Webb (Webb o JWST) es uno de los eventos científicos más emocionantes en décadas. Pero aunque este primer año de funcionamiento es solo el comienzo del telescopio, ya ha contribuido a muchos descubrimientos científicos.

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Vista del Telescopio Espacial James Webb de la espectacular Galaxia Fantasma (Crédito de la imagen: ESA/Webb, NASA & CSA, J. Lee y el equipo PHANGS-JWST)
  1. JWST ACLAMADO COMO EL MAYOR AVANCE CIENTÍFICO DE 2022

Cuando Webb se lanzó el día de Navidad de 2021, fue la culminación de décadas de trabajo por parte de científicos e ingenieros de la NASA. El lanzamiento se realizó sin contratiempos, al igual que los numerosos pasos del despliegue del telescopio en los meses siguientes. A mediados de julio, Webb publicó sus impresionantes primeras imágenes. El telescopio infrarrojo nos ayudará a ver casi cada parte de nuestro universo con mayor detalle, incluidas las galaxias más distantes, permitiéndonos vislumbrar el pasado.

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Una ilustración del Telescopio Espacial James Webb de la NASA completamente desplegada en el espacio. (Crédito de la imagen: NASA/Adriana Manrique Gutiérrez)

«A los pocos días de que [el telescopio] se pusiera en funcionamiento a fines de junio de 2022, los investigadores comenzaron a descubrir miles de nuevas galaxias más distantes y antiguas que cualquiera de las documentadas previamente, algunas tal vez más de 150 millones de años antes que la más antigua identificada por Hubble», los editores de la escribió la revista Science en un comunicado. La revista nombró a Webb como su avance científico de 2022, mientras que la revista Nature eligió a Jane Rigby, científica del proyecto de operaciones de Webb, para incluir en su lista, la lista de «10 personas que ayudaron a dar forma a las historias científicas» para 2022.

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«Además, el telescopio es capaz de recolectar suficiente luz de objetos astronómicos, desde estrellas nacientes hasta exoplanetas, para revelar de qué están hechos y cómo se mueven por el espacio», escribieron los editores de Science. «Estos datos ya han comenzado a revelar la composición atmosférica de los planetas a cientos de años luz de la Tierra con gran detalle, ofreciendo pistas sobre su capacidad para albergar vida tal como la conocemos».

  1. ESTRELLAS NACIDAS EN LOS PILARES DE LA CREACIÓN

Los Pilares de la Creación en la Nebulosa del Águila han sido durante mucho tiempo una de las imágenes más icónicas del Telescopio Espacial Hubble. Pero aunque el telescopio, que detecta principalmente la luz visible, capturó las impresionantes nubes de la estructura, la «creación» que ocurría dentro de ellas estaba oculta. Ahora, las imágenes infrarrojas de Webb han logrado capturarlo en forma de numerosas protoestrellas. Apareciendo como diminutos puntos rojos contra el fondo ahumado de los pilares, estas colecciones de polvo y gas, cada una muchas veces más grande que nuestro sistema solar, son estrellas que están naciendo.

Vista del Telescopio Espacial James Webb de los «Pilares de la Creación» en la Nebulosa del Águila. (Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, J. DePasquale (STScI), A. Pagan (STScI))

«Estas estrellas jóvenes que vemos en la imagen aún no están quemando hidrógeno», dijo Derek Ward-Thompson, director de la escuela de ciencias naturales de la Universidad de Central Lancashire en el Reino Unido, a Space.com en octubre. «Pero gradualmente, a medida que cae más y más material, el medio se vuelve más y más denso, y luego, de repente, se vuelve tan denso que se enciende la quema de hidrógeno, y luego, de repente, su temperatura sube a unos 2 millones de grados Celsius [3,5 millones grados F]».

La imagen se creó usando diferentes colores para representar longitudes de onda infrarrojas en su mayoría invisibles, dijo a Space.com Anton Koekemoer, astrónomo investigador del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, quien armó la imagen usando los datos de Webb, a Space.com en octubre.

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Las únicas partes visibles de la imagen aparecen en azul; nos parecerían rojas. A medida que la radiación aumenta en longitud de onda, también lo hacen las longitudes de onda de los colores, con partes rojas de la imagen, como las protoestrellas, que emiten radiación aproximadamente seis veces la longitud de onda que el ojo humano puede ver. Imágenes como esta no solo muestran las capacidades de Webb como telescopio infrarrojo, dijo Ward-Thompson, sino que también podrían ayudarnos a comprender cómo se forman las estrellas, incluido nuestro sol.

  1. PRIMERA IMAGEN DIRECTA DE WEBB DE UN EXOPLANETA

Los científicos descubrieron los primeros exoplanetas en la década de 1990, y hoy en día hay más de 3000 mundos conocidos que orbitan estrellas lejanas. Aún así, solo alrededor de dos docenas de estos han sido fotografiados directamente. La mayoría de los exoplanetas están tan lejos que solo pueden detectarse a través de una inmersión en la luz de la estrella que orbitan, cuando ese planeta pasa frente a su estrella anfitriona. Pero Webb podría cambiar eso. En septiembre, capturó su primera imagen directa de un exoplaneta.

Las primeras imágenes de Webb de un mundo alienígena, HIP 65426b, se muestran en la parte inferior de una imagen más amplia que muestra la estrella anfitriona del planeta. Las imágenes fueron tomadas en diferentes longitudes de onda de luz infrarroja. (Crédito de la imagen: NASA/ESA/CSA, A Carter (UCSC), el equipo ERS 1386 y A. Pagan (STScI).)

«Este es un momento transformador, no solo para Webb sino también para la astronomía en general», dijo Sasha Hinkley, astrónoma de la Universidad de Exeter en el Reino Unido que dirigió estas observaciones, en un comunicado (opens in new tab) en septiembre.

El planeta, llamado HIP 65426 b, fue descubierto en 2017. Para verlo, los científicos utilizaron dos de las cámaras de Webb, varios filtros y los coronógrafos del telescopio, herramientas que bloquearon la luz de la estrella central. Junto con la sensibilidad excepcional del telescopio, el planeta tiene varias características que lo hacen más fácil de observar. A 100 veces la distancia de nuestro sol a la Tierra, este planeta está mucho más lejos de su estrella anfitriona que cualquier otro planeta de nuestro sistema solar (en contraste, Plutón está a solo 40 veces la distancia sol-Tierra de nuestro sol). Un gigante gaseoso colosal, también es excepcionalmente grande ⁠—alrededor de 12 veces el tamaño de Júpiter.

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  1. RE-IMAGEN DE LA GALAXIA FANTASMA

Aunque Phantom Galaxy es difícil de encontrar en el cielo nocturno, su brillo está lejos de ser invisible, especialmente cuando se captura en infrarrojo con Webb. La imagen óptica de Hubble de la galaxia, también llamada M74, muestra la estructura espiral perfecta de la galaxia y su distribución de estrellas, brazos que se extienden hacia afuera desde un centro radiante. Pero una nueva imagen de Webb revela estructuras similares a fibras de polvo y gas que emiten calor, que emanan de un centro brillante representado en un vívido azul eléctrico. La nueva imagen arrojará luz (infrarroja) sobre las regiones de formación de estrellas dispersas entre los brazos espirales de la galaxia.

Las imágenes del Telescopio Espacial James Webb de NGC 628 (la «Galaxia Fantasma») muestran polvo brillante en esta imagen de ciencia ciudadana. (Crédito de la imagen: NASA/ESA/CSA/Judy Schmidt)

Una fascinante imagen compuesta que combina las imágenes del telescopio espacial Hubble y Webb presenta aspectos de las observaciones ópticas e infrarrojas de la galaxia. Investigadores de la Agencia Espacial Europea (ESA) ayudaron a crear la imagen compuesta como parte de un proyecto internacional llamado PHANGS, según la ESA, que está utilizando Webb, Hubble y varios telescopios terrestres para capturar 19 galaxias cercanas en formación de estrellas en el infrarrojo La ESA lanzó un video en agosto para mostrar las tres imágenes, además de compararlas una al lado de la otra.

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«La adición de observaciones claras de Webb en longitudes de onda más largas permitirá a los astrónomos identificar regiones de formación de estrellas en las galaxias, medir con precisión las masas y edades de los cúmulos de estrellas y obtener información sobre la naturaleza de los pequeños granos de polvo que se desplazan en las galaxias interestelares. espacio», dijo la ESA.

  1. MISTERIOSAS ONDULACIONES CUADRADAS RODEAN LA ESTRELLA WOLF-RAYET

En julio, Webb capturó una imagen de una estrella distante, llamada estrella Wolf-Rayet, que presentaba el patrón de difracción característico de Webb, un artefacto de imagen. Pero alrededor de la estrella, llamada WR140, hay un patrón que parece igualmente irreal: un patrón ondulado de anillos concéntricos que tienen una forma peculiar, ligeramente cuadrada. A diferencia del patrón de difracción, los anillos de formas poco probables son características reales.

Una imagen de WR140 del Telescopio Espacial James Webb muestra anillos concéntricos alrededor de un par de estrellas masivas. (Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, JPL-Caltech)

«La estructura azul de seis puntas es un artefacto debido a la difracción óptica de la estrella brillante WR140 en esta imagen #JWST MIRI», escribió Mark McCaughrean, científico interdisciplinario del grupo de trabajo científico del telescopio espacial James Webb y asesor científico de la ESA. en un hilo de twitter. «Pero las cosas rojas con curvas pero cuadradas son reales, una serie de caparazones alrededor de WR140. En realidad en el espacio. Alrededor de una estrella».

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Las estrellas Wolf-Rayet son estrellas masivas que se acercan al final de sus vidas y ya han liberado gran parte de su hidrógeno al espacio. Los anillos de forma extraña son causados por la interacción entre WR140 y su estrella compañera más pequeña. Las estrellas están rodeadas por una nube de polvo que está esculpida en esa forma por su estrella compañera, dijo McCaughrean. Ryan Lau, astrónomo de NOIRlab en Arizona, dirigió el equipo que estudia estas observaciones como parte del programa de ciencia de liberación anticipada de JWST. En octubre, el equipo publicó un estudio sobre las observaciones en la revista Nature Astronomy(opens in new tab).

  1. ENCONTRAR LAS GALAXIAS MÁS DISTANTES DE LA HISTORIA

Webb se hizo para observar las galaxias más distantes del universo y, a mediados de diciembre, los científicos confirmaron que habían hecho exactamente eso. El telescopio ha observado oficialmente las cuatro galaxias más distantes conocidas, lo que también significa que son las más antiguas. Webb observó las galaxias tal como aparecían hace unos 13.400 millones de años, cuando el universo tenía solo 350 millones de años, aproximadamente el 2% de su edad actual.

La región del cielo estudiada por el Sondeo Extragaláctico Profundo Avanzado del Telescopio Espacial James Webb (JADES). (Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA y M. Zamani (ESA/Webb). Ciencia: B. Robertson (UCSC), S. Tacchella (Cambridge), E. Curtis-Lake (Hertfordshire), S. Carniani (Scuola Normale Superiore), y la Colaboración JADES.)
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Los científicos sospecharon que las cuatro galaxias eran increíblemente antiguas, como cientos de otras identificadas por Webb. Como parte del Estudio Extragaláctico Profundo Avanzado (JADES) de JWST, los investigadores confirmaron su edad, analizando los datos del espectrógrafo de infrarrojo cercano del telescopio para averiguar qué tan rápido se alejaban las galaxias del telescopio. Este es el corrimiento al rojo de las galaxias: cuánto se han alargado las longitudes de onda de la luz que arrojan a medida que el universo se expande. Su corrimiento al rojo fue de 13,2, el más alto jamás medido.

«Estas [galaxias] están mucho más allá de lo que podríamos haber imaginado encontrar antes de JWST», dijo en un comunicado Brant Robertson, astrofísico de la Universidad de California en Santa Cruz y uno de los investigadores involucrados en las observaciones. «Con JWST, por primera vez ahora podemos encontrar galaxias tan distantes y luego confirmar espectroscópicamente que realmente están tan lejos».

  1. MIRANDO LA ATMÓSFERA DE UN EXOPLANETA EN DETALLE

Gracias a Webb, un planeta que orbita una estrella en la constelación de Virgo es ahora el mundo más explorado fuera de nuestro sistema solar. El planeta se llama WASP-39b y está a unos 700 años luz de la Tierra. Es un gigante gaseoso en ebullición del tamaño de Saturno, que orbita alrededor de su estrella anfitriona a una distancia absurdamente cercana, unas ocho veces más cerca de su estrella anfitriona que el planeta Mercurio de nuestro Sol.

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Representación de un artista del exoplaneta WASP-39b. (Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI))

Usando la cámara principal de Webb y dos de sus espectrógrafos, los científicos identificaron dióxido de carbono en su atmósfera, la primera vez que se ha encontrado el gas en la atmósfera de un exoplaneta, aunque la espesa atmósfera del planeta está dominada por espesas nubes que contienen azufre y silicatos, incluido el dióxido de azufre. . Los investigadores también pudieron usar lo que aprendieron sobre la atmósfera del planeta para inferir aspectos de su historia y formación. Los científicos creen que el planeta se formó a partir de una colisión de planetesimales más pequeños, y debido a que tiene más oxígeno en su atmósfera que carbono, se formó mucho más lejos de su estrella de lo que está actualmente.

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«Estas primeras observaciones son un presagio de ciencia más asombrosa que vendrá con JWST», dijo en un comunicado Laura Kreidberg, directora del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) en Alemania, quien participó en las observaciones. «Pusimos el telescopio a prueba para probar el rendimiento, y fue casi perfecto, incluso mejor de lo que esperábamos».

  1. LAS NUBES DE TITAN VISLUMBRANTES

Titán, la luna de Saturno, es un lugar extraño e intrigante. La luna tiene «rocas» hechas de hielo de agua, así como ríos, lagos y mares hechos de metano y etano líquidos. También es la única luna en nuestro sistema solar que tiene una atmósfera espesa, una nebulosa salpicada de nubes de metano. Los científicos pudieron vislumbrar algunas de esas nubes en noviembre, cuando Webb capturó datos atmosféricos de la extraña luna.

A la izquierda, el Telescopio Espacial James Webb 4 de noviembre de 2022, observaciones de Titán; a la derecha, la vista del Observatorio Keck dos días después. (Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, Webb Titan GTO Team/Alyssa Pagan (STScI))
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En una declaración de la NASA (opens in new tab), los investigadores que estudian Titán con Webb expresan su entusiasmo por recibir los datos. «A primera vista, es simplemente extraordinario», escribió Sebastien Rodríguez, astrónomo de la Université Paris Cité y colega en la investigación, en un correo electrónico compartido en el comunicado. «¡Creo que estamos viendo una nube!»

Eventualmente descubrieron que el telescopio capturó no una sino dos nubes, incluida una sobre el mar más grande de la luna, Kraken Mare. El equipo estaba tan intrigado que se puso en contacto con el Observatorio Keck en Hawái, que pudo observar Titán solo dos días después. En las observaciones de Keck, hay una nube sobre Kraken Mare en el mismo lugar, aunque tiene una forma diferente, lo que indica que la nube cambió o que otra nube se movió al mismo lugar. El equipo espera que datos como este les ayuden a mapear la neblina de Titán y descubrir nuevos gases en la atmósfera de la luna.

  1. LOS SECRETOS DE LA NEBULOSA DEL ANILLO SUR

Los científicos siempre pensaron en la Nebulosa del Anillo Sur como poco notable. La idea era que la nebulosa era simplemente una estrella moribunda, llamada enana blanca, que había expulsado sus capas exteriores, que brillan intensamente como una enana blanca que irradia ondas de energía. Los científicos también sabían que otra estrella que no moría, parte de un sistema binario, estaba en gran parte oscurecida bajo el gas brillantemente iluminado. Pero la impresionante imagen de la nebulosa de Webb, publicada como parte de sus primeras imágenes y datos, dejó en claro que no era tan simple.

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Una imagen de NIRCam de la Nebulosa del Anillo Sur revela ondas concéntricas en la nube en forma de anillo. (Crédito de la imagen: NASA/ESA/CSA/STScI)

Webb tomó imágenes de la nube con dos de sus instrumentos, la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) y el instrumento de infrarrojo medio (MIRI). Con MIRI, los investigadores vieron que la enana blanca no era invisible, como esperaban en esa longitud de onda, sino que brillaba en rojo, rodeada por una neblina de gas frío. ¿De dónde había salido el gas?

La única explicación lógica, al parecer, era que la nebulosa ocultaba una tercera estrella, que era la fuente del gas. La cámara principal del telescopio también capturó intrigantes proyectiles alrededor de los bordes exteriores de la nebulosa, algo así como los que se encuentran alrededor de WR140. Piensan que una tercera estrella, en algún lugar entre las dos conocidas, podría haber causado las conchas onduladas.

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«Creemos que todo el gas y el polvo que vemos arrojados por todas partes [en la Nebulosa del Anillo Sur] debe haber venido de esa estrella, pero fue arrojado en direcciones muy específicas por las estrellas compañeras», Joel Kastner, astrónomo de el Instituto de Tecnología de Rochester en Nueva York y uno de los coautores del estudio, en un comunicado.

  1. WEBB DESCUBRE LA ENANA MARRÓN CON NUBES DE ARENA

Aunque muchos telescopios han identificado exoplanetas, Webb no fue diseñado para hacerlo. Pero descubra uno que lo hizo, y es excepcionalmente extraño. Por un lado, VHS 1256 b no es un planeta en absoluto. Es una enana marrón, más grande que un planeta, pero demasiado pequeña para ser una estrella propiamente dicha. Este emite un brillo tenue y rojizo, producto de la forma modificada de fusión que ocurre en objetos que son muy masivos, pero demasiado pequeños para fusionar hidrógeno. Aún más extraño, Webb observó que la enana marrón tiene nubes de arena y silicato, una novedad para este tipo de objeto. El exoplaneta también es pequeño para una enana marrón y, por lo tanto, joven.

Se pueden formar silicatos en algunos objetos enanos marrones, incluidos los dos ejemplos del medio en esta ilustración. Las enanas marrones que se muestran aquí van desde las más calientes (izquierda) hasta las más frías (derecha), lo que sugiere que las condiciones arenosas ocurren en condiciones de temperatura media. (Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech)

Al igual que con WASP-39b, Webb pudo identificar sustancias químicas individuales en la extraña atmósfera de la enana marrón, como agua, metano, dióxido de carbono y potasio, entre otros. Las proporciones de los diferentes compuestos sugieren que el objeto tiene una atmósfera turbulenta. La investigación examinó la atmósfera en un estudio(opens in new tab), que aún no se ha publicado en una revista.

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«En una atmósfera tranquila, hay una proporción esperada de, digamos, metano y monóxido de carbono», dijo a Forbes Sasha Hinkley, astrónoma de la Universidad de Exeter en el Reino Unido y una de las coautoras del estudio. ). «Pero en muchas atmósferas de exoplanetas estamos encontrando que esta relación está muy sesgada, lo que sugiere que hay una mezcla vertical turbulenta en estas atmósferas, que extrae dióxido de carbono desde las profundidades para mezclarlo con el metano en la parte superior de la atmósfera».

  1. UN PLANETA NO TAN NUBE

Como parte de su primer lanzamiento de imágenes y datos de Webb, la NASA lanzó el primer espectro del telescopio de la atmósfera de un exoplaneta, de un planeta llamado WASP-96b. Los espectrógrafos de Webb analizaron la luz de la estrella del planeta filtrada a través de la atmósfera del planeta a medida que pasaba por delante, obteniendo un espectro, una especie de “código de barras” de las longitudes de onda de la luz absorbida por la atmósfera del planeta.

Un análisis de los datos del telescopio espacial James Webb identifica sustancias químicas presentes en la atmósfera del exoplaneta caliente WASP-96 b. (Crédito de la imagen: NASA/ESA/CSA y STScI)

El espectro detectó signos de cielos brumosos, nubes y vapor de agua en el planeta. Esto es extraño, considerando que los científicos pensaron anteriormente que el planeta no tenía nubes. La atmósfera del planeta tiene una fuerte firma de sodio, algo que los investigadores pensaron hasta hace poco que significaba que tenía cielos únicos, completamente despejados. Los resultados son tan contradictorios que los científicos están volviendo a analizar el Webb y los datos anteriores, tratando de descubrir cómo reconciliar las conclusiones aparentemente opuestas.

Las señales de agua en el distante planeta casi definitivamente no indican que pueda tener vida. El planeta es un «Júpiter caliente», un gigante gaseoso con la mitad de masa pero un poco más grande que el planeta más grande de nuestro sistema solar, está muy cerca de su estrella anfitriona y lo orbita cada 3,4 días. ¿La temperatura de la superficie? Superando los 1.800 grados Fahrenheit (1.000 grados Celsius).

  1. FORMACIÓN DE ESTRELLAS OCULTAS AL COLISIONAR GALAXIAS

Uno de los puntos fuertes de Webb como telescopio infrarrojo es su capacidad para mirar a través del polvo, revelando cosas ocultas de telescopios como el Hubble, que utilizan principalmente luz visible. Cuando Webb capturó una imagen de dos galaxias chocando, vio algo que Hubble había pasado por alto: un área de intensa formación estelar, que según los científicos está produciendo estrellas 20 veces más rápido que en nuestra propia galaxia.

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El par de galaxias fusionadas conocidas como IC 1623 fotografiadas por el telescopio espacial James Webb. (Crédito de la imagen: ESA/Webb, NASA y CSA, L. Armus y A. Evans)

En la nueva imagen, las galaxias fusionadas, llamadas IC 1623, contienen un área de formación estelar que brilla tanto con radiación infrarroja que produce el típico patrón de difracción de estrella puntiaguda de Webb, que suele ser el resultado de la observación de estrellas brillantes. El área constituye una capa completamente nueva de la imagen, oculta al Hubble detrás de una gruesa capa de polvo. Las nuevas observaciones se describen en un estudio publicado en Astrophysical Journal.

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Los científicos creen que la fusión de las galaxias, que se encuentran a unos 270 millones de años luz de la Tierra, también puede estar creando un agujero negro supermasivo, que no es visible en la imagen de Webb.

Con información de Spae.com

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Skycr_editorhttps://hdavila.com/
Homer Dávila. Máster en geología. Miembro de la International Meteor Organization. Astronomía, radioastronomía, cosmología y ciencia planetaria.
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