Magíster en Ciencias, Mención Astronomía / El flujo molecular, bipolar y masivo G331.512-0.103 es uno de los flujos más potentes y luminosos en nuestra Galaxia. Localizado a una distancia de ∼ 7.5 kpc, está localizado cerca de la tangente del brazo espiral de Norma. Usando observaciones de alta resolución con el interferómetro ALMA en varias lineas moleculares, se describe y caracteriza las condiciones físicas, morfología y cinemática de la fuente. La fuente presenta un flujo bipolar y compacto, no resuelto a 8′′ y de alta velocidad, a ±70 km/s de la velocidad sistémica, una morfología de anillo en emisión, que insinúa un posible cascarón en expansión, y emisión de gas denso a alta velocidad, denominada bala molecular . Las observaciones en banda 7 (alrededor de 345 GHz) de ALMA contienen una gran cantidad de líneas en el ancho de banda. Este trabajo utilizará SiO(8-7) para cálculo de densidad de columna y propiedades de los probables shocks; HCO+(4-3) y H13CO+(4-3) para el cálculo de densidad de columna; múltiples líneas de SO2 y CH3CCH para derivación de temperaturas y densidad de columna mediante la técnica de diagrama rotacional, y análisis de emisión en continuo de polvo en 862 μm para derivación de densidad. La cinemática es cuantificada mediante gráficos posición-velocidad. Dos grupos de líneas moleculares son evidentes: un grupo que traza el flujo mediante alas de alta velocidad en el espectro y que, al mismo tiempo, traza a la velocidad ambiente un cascarón en expansión; y un segundo grupo de líneas que traza sub-estructuras solo a velocidad ambiente, caracterizada por múltiples "sub-núcleos" de emisión. Para evaluar el escenario que se describe en este trabajo, se realizan modelos de transfer- encia radiativa en 3 dimensiones usando el código MOLLIE. Usando las condiciones físicas derivadas y asumiendo distribuciones de velocidad que describen flujos y cascarones en ex- pansión, se produjeron observaciones sintéticas de la línea SiO(8-7). Este modelo reproduce cualitativamente los principales rasgos espectrales de la fuente.

Este trabalho apresenta o estudo de algumas moléculas do meio interestelar úteis para o levantamento do conteúdo de matéria orgânica do universo e para as condições pré-bióticas na Terra e em outros ambientes no universo. Utilizamos como objeto-teste a Nebulosa Cabeça de Cavalo, devido à sua geometria simples, à sua distância moderada até nós, ao seu campo de radiação ultravioleta bem conhecido resultante da iluminação por uma estrela próxima, $\\sigma$ Orionis, e por ter sido extensivamente estudada por diversos trabalhos. Desse modo, podemos investigar com segurança diversos processos físicos e químicos no meio interestelar. O principal instrumento utilizado neste trabalho foi o código PDR Meudon devido ao fato de que é amplamente utilizado por ser um dos programas de análise de dados de projetos recentes de astronomia, como o projeto Herschel, e por ser público. O código pode ser utilizado para modelizar com confiabilidade a Nebulosa Cabeça de Cavalo, visto que ela mesma é uma PDR (região de fotodissociação) prototípica. Atualizamos o setor de química do código para testar diversos cenários de formação de moléculas. Consideramos o impacto nas abundâncias derivadas das moléculas de várias suposições em relação ao estado do gás (modelos isocórico, isotérmico e isobárico), decidindo em favor de um modelo isobárico. Verificou-se o papel dos raios cósmicos e de vários conjuntos de dados das reações químicas. Obtivemos as abundâncias de várias moléculas, incluindo algumas de potencial importância pré-biótica: CN e seus íons, HCN, HNC, nitrilas e seus íons, hidretos de nitrogênio, benzeno. Investigamos o papel dos ânions e dos PAHs. Finalmente, exploramos canais de produção para heterocíclicos nitrogenados com relevância em astrobiologia: pirrol e piridina. As presentes simulações apresentaram como a exploração de uma pequena gama de possíveis canais de produção de heterocíclicos já resultou em abundâncias significativas para ao menos uma espécie de heterocíclicos nitrogenados, a piridina. Dessa forma, excursões sistemáticas pelos diversos canais de produção deverão revelar mais espécies para serem alvos de buscas. / This work presents the study of some molecules of the interstellar medium that are useful for the bookkeeping of the molecular content of the universe and for prebiotic conditions on Earth and in other environments in the universe. The Horsehead Nebula was chosen as test object, due to its simple geometry, its moderate distance to us, its well-known ultraviolet radiation field resulting from the star $\\sigma$ Orionis, and due the fact that it has been extensively studied in several works. In this way, we can safely investigate several physical and chemical processes on the interstellar medium. The main tool used in the present work was the Meudon PDR code due the fact that it is widely used as one of the legacy data analysis programs of current astronomy projects, e.g. the Herschel project, and it is public. The code can reliably model the Horsehead Nebula, since this nebula is a prototypic PDR (photodissociation region). We updated the chemical sector of the code in order to test several scenarios for molecule production. We considered the impact on the derived molecule abundances of several assumptions relative to the gas state (isochoric, isothermal and isobaric models), and the isobaric model was found to be the most plausible. We checked the role of cosmic rays and several datasets of chemical reactions. We derived the abundances of several molecules, including some of potential prebiotic importance: CN and their ions, HCN, HNC, nitriles and their ions, nitrogen hydrides, and benzene. We investigated the role of anions and PAHs. Finally, we explored production channels for astrobiologically relevant nitrogenated heterocycles: pyrrole and pyridine. This presents simulations show us how the exploration of a small quantities of possibles path of prodution of heterocycles resulted already in significants abundances at least one n-heterocycle specie, the pyridine. Thereby, systemact tours for the many productions paths should show more species to be targe of searches.

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-08-02T14:41:54Z No. of bitstreams: 1 JoseEdvaldoDeLimaJunior_DISSERT.pdf: 8648608 bytes, checksum: ac60121306bdbf8de8b282fdde78c614 (MD5) / Approved for entry into archive by clediane guedes (clediane@bczm.ufrn.br) on 2018-08-02T15:23:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JoseEdvaldoDeLimaJunior_DISSERT.pdf: 8648608 bytes, checksum: ac60121306bdbf8de8b282fdde78c614 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-02T15:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseEdvaldoDeLimaJunior_DISSERT.pdf: 8648608 bytes, checksum: ac60121306bdbf8de8b282fdde78c614 (MD5) Previous issue date: 2015-12-21 / Este trabalho tem como foco principal a análise do infravermelho das 1916 estrelas gigantes vermelhas do catálogo de Pinsonneault. Para realizar tal análise nos utilizamos da avaliação do diagrama cor-cor como primeiro critério de seleção para a procura de estrelas com excesso de infravermelho, das quais 47 estrelas foram selecionadas, depois analisamos as distribuições espectrais de energia ou SED onde 29 estrelas foram selecionadas e para confirmação do excesso de infravermelho, passamos pela inspeção visual, onde das 29 estrelas apenas uma não apresentou contaminação por background de galáxias ou por uma estrela próxima. Na inspeção visual, e nas SEDS analisamos o excesso nas bandas W1, W2 e principalmente nas bandas W3 e W4 do satélite WISE. Por fim calculamos a temperatura dessa poeira em aproximadamente 200K. / This work has focused primarily on the analysis of infrared of 1916 red giant stars Pinsonneault catalog. To perform this analysis we use the evaluation of the color-color diagram as a first selection criterion looking for stars with infrared excess, of which 47 were selected stars, then we analyze the spectral energy distributions or SED where 29 stars were selected and infrared excess of confirmation, We passed the visual inspection, where the 29 stars one, the KIC9728845 star, showed no contamination by background galaxies or a nearby star. On visual inspection, and the SEDS analyzed over the bands W1, W2 and W3 mainly by bands and bands W3 and W4 satellite WISE. Finally we calculate the tempertura this dust at about 200K.

Este trabalho apresenta o estudo de algumas moléculas do meio interestelar úteis para o levantamento do conteúdo de matéria orgânica do universo e para as condições pré-bióticas na Terra e em outros ambientes no universo. Utilizamos como objeto-teste a Nebulosa Cabeça de Cavalo, devido à sua geometria simples, à sua distância moderada até nós, ao seu campo de radiação ultravioleta bem conhecido resultante da iluminação por uma estrela próxima, $\\sigma$ Orionis, e por ter sido extensivamente estudada por diversos trabalhos. Desse modo, podemos investigar com segurança diversos processos físicos e químicos no meio interestelar. O principal instrumento utilizado neste trabalho foi o código PDR Meudon devido ao fato de que é amplamente utilizado por ser um dos programas de análise de dados de projetos recentes de astronomia, como o projeto Herschel, e por ser público. O código pode ser utilizado para modelizar com confiabilidade a Nebulosa Cabeça de Cavalo, visto que ela mesma é uma PDR (região de fotodissociação) prototípica. Atualizamos o setor de química do código para testar diversos cenários de formação de moléculas. Consideramos o impacto nas abundâncias derivadas das moléculas de várias suposições em relação ao estado do gás (modelos isocórico, isotérmico e isobárico), decidindo em favor de um modelo isobárico. Verificou-se o papel dos raios cósmicos e de vários conjuntos de dados das reações químicas. Obtivemos as abundâncias de várias moléculas, incluindo algumas de potencial importância pré-biótica: CN e seus íons, HCN, HNC, nitrilas e seus íons, hidretos de nitrogênio, benzeno. Investigamos o papel dos ânions e dos PAHs. Finalmente, exploramos canais de produção para heterocíclicos nitrogenados com relevância em astrobiologia: pirrol e piridina. As presentes simulações apresentaram como a exploração de uma pequena gama de possíveis canais de produção de heterocíclicos já resultou em abundâncias significativas para ao menos uma espécie de heterocíclicos nitrogenados, a piridina. Dessa forma, excursões sistemáticas pelos diversos canais de produção deverão revelar mais espécies para serem alvos de buscas. / This work presents the study of some molecules of the interstellar medium that are useful for the bookkeeping of the molecular content of the universe and for prebiotic conditions on Earth and in other environments in the universe. The Horsehead Nebula was chosen as test object, due to its simple geometry, its moderate distance to us, its well-known ultraviolet radiation field resulting from the star $\\sigma$ Orionis, and due the fact that it has been extensively studied in several works. In this way, we can safely investigate several physical and chemical processes on the interstellar medium. The main tool used in the present work was the Meudon PDR code due the fact that it is widely used as one of the legacy data analysis programs of current astronomy projects, e.g. the Herschel project, and it is public. The code can reliably model the Horsehead Nebula, since this nebula is a prototypic PDR (photodissociation region). We updated the chemical sector of the code in order to test several scenarios for molecule production. We considered the impact on the derived molecule abundances of several assumptions relative to the gas state (isochoric, isothermal and isobaric models), and the isobaric model was found to be the most plausible. We checked the role of cosmic rays and several datasets of chemical reactions. We derived the abundances of several molecules, including some of potential prebiotic importance: CN and their ions, HCN, HNC, nitriles and their ions, nitrogen hydrides, and benzene. We investigated the role of anions and PAHs. Finally, we explored production channels for astrobiologically relevant nitrogenated heterocycles: pyrrole and pyridine. This presents simulations show us how the exploration of a small quantities of possibles path of prodution of heterocycles resulted already in significants abundances at least one n-heterocycle specie, the pyridine. Thereby, systemact tours for the many productions paths should show more species to be targe of searches.

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Magíster en Ciencias, Mención Astronomía / Estudiamos la formación estelar en escalas galácticas y el crecimiento de agujeros negros a través de simulaciones usando el código de grilla adaptativa de refinamiento Enzo. Nuestro estudio se centra en dos de las más famosas leyes de formación estelar: las ley de Kennicutt-Schmidt y la ley de Silk, ambas relacionan la tasa de formación estelar con propiedades globales de la galaxia. A pesar de que ambas han cuantificado exitosamente esta relación, aún no hay un consenso en el valor exacto de sus pendientes. Nosotros tratamos de clarificar este problema estudiando los factores que influyen en ambas leyes, tales como la densidad de gas superficial, el tiempo orbital y la masa rotacional. Para estudiar el crecimiento de agujeros negros masivos, centramos nuestro trabajo en las relaciones $M_{BH}-M_{bulge}$ y $M_{BH}-\sigma$, las cuales relacionan la masa de un agujero negro con propiedades globales de su galaxia huésped. Tratamos de explicar el origen de ambas relaciones a través de un análisis del Medio Interestelar. Modelamos galaxias locales con tres componentes: gas, estrellas y materia oscura. Dejamos a los modelos evolucionar por 1 Gyr, y durante la evolución el gas puede formar estrellas, las cuales mueren en forma de supernovas. Al final de las corridas, nuestras simulaciones están caracterizadas por un medio altamente turbulento y compresible, con una Función de Densidad de Probabilidades que puede ser ajustada por una distribución lognormal a altas densidades. Su espectro de potencia de velocidad es bien ajustado por una ley de potencia de pendiente ~-4 en el espacio k a escalas pequeñas, lo cual es más pronunciado que la turbulencia de Kolmogorov y la de Burger. Este espectro de potencia nos permite deducir una relación del tipo $v_r \sim v_{rot} \left( \lambda \over R_d \right)^{-\beta}$, la cual es el nexo necesario entre las propiedades globales de la galaxia y la alimentación del agujero negro masivo central. Estudiamos la eficiencia de formación estelar en nuestras galaxias, donde investigamos cómo la pendiente de las leyes de Kennicutt-Schmidt y Silk pueden variar dependiendo de cómo definamos las cantidades involucradas en ambas leyes. Las dos leyes son fuertemente dependientes en el criterio ocupado para seleccionar el radio al cual se calculan las densidades superficiales, y el intervalo de tiempo ocupado para medir la tasa de formación estelar. En el primer caso la elección de un radio más grande puede llevar a obtener menores pendientes, mientras que en el segundo caso las pendientes más bajas son obtenidas usando un intervalo de tiempo más grande para promediar las tasas de formación estelar. Ambos efectos pueden cambiar la pendiente de las leyes de formación estelar en el rango entre 0.8 y 2.1. Nuestras simulaciones también muestran una dependencia en los perfiles iniciales de $M_{rot}$. Esta relación es más pronunciada al comienzo de las simulaciones, donde la masa rotacional determina el tiempo al cual las galaxias comienzan a formar estrellas, y por lo tanto determina las tasas de formación estelar en etapas tempranas de la evolución.

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Comparamos duas nuvens moleculares, Rosette (RMC) e Monoceros R2 (Mon R2), localizadas no Complexo de Monoceros com o objetivo de estudar suas condições físicas relacionadas às primeiras fases da formação estelar. Tratam-se de regiões interessantes por apresentarem características que podem ser confrontadas com a hipótese de formação estelar provocada pela passagem de nuvens de altas velocidades atravessando o plano Galáctico (HVCs). Avaliamos as propriedades dessas nuvens por meio de mapas de vários traçadores da formação estelar com base em diferentes bandas espectrais visando estudar a estrutura de densidade das nuvens, bem como os objetos estelares jovens, em particular as fontes masers de H2O que apresentam características típicas de protoestrelas massivas. Nossa análise permitiu verificar algumas semelhanças entre RMC e Mon R2, mas também nos revelou diferenças interessantes. De uma forma geral há concordância entre AV, CO e emissão de poeira em 100 microns; RMC possui muitos clumps, entretanto poucos aglomerados e nebulosidades exceto uma única região HII principal (NGC2244) enquanto Mon R2 apresenta poucos clumps, vários aglomerados jovens e pequenas nebulosidades; em RMC há mais estrelas massivas, distribuídas uniformemente; Mon R2 tem poucas estrelas B, distribuídas em estruturas filamentárias com maiores índices de AV, do que em RMC; as fontes emissão maser apresentam cores IRAS compatíveis com candidatas a protoestrelas massivas, mas não parecem estar associadas a fontes de raios-X, sugerindo que masers estão relacionados à fase protoestelar, ao passo que fontes-X representam fase Pré-Sequência Principal. Concluímos que a distribuição de objetos e a estrutura das nuvens estão de acordo com as simulações dos modelos de HVCs. Porém, nossos resultados também são compatíveis com modelos alternativos, que simulam a dinâmica da Galáxia, para explicar o cenário de formação estelar no Complexo de Monoceros. / We compare two molecular clouds of the Monoceros Complex in order to study their physical conditions related to the early stages of star formation. The selected clouds, Rosette (RMC) and Monoceros R2 (Mon R2), are interesting regions due to their characteristics that may be confronted with the hypothesis of star formation triggered by high velocity clouds (HVCs) crossing through the Galactic plane. We evaluate the properties of these clouds using maps obtained on the basis of dierent spectral bands to trace the density of the clouds and the young stellar objects, in particular H2O masers that show typical features of massive protostars. This analysis allowed us to verify some similarities between RMC and Mon R2, but also revealed interesting dierences. In a general way there is an agreement between Av, CO and dust emission at 100 microns; RMC has many clumps, a few clusters and a single main nebulosity that is an HII region around NGC2244, while Mon R2 has a few clumps, several young clusters and small nebulosities. In RMC there is a large number of massive stars, uniformly distributed, while Mon R2 has a few B stars, distributed in lamentary structures with levels of Av higher than in RMC; maser sources have IRAS colors compatible with massive protostars candidates, but do not seem to be associated with X-ray sources, suggesting that masers are more related to the protostellar phase, while X-ray sources are related to pre main sequence phase. We conclude that the distribution of objects and the structure of the clouds are in accordance with the simulations of HVC models. However, our results are also compatible with alternative models of the Galaxy dynamics that explain the scenario of star formation in the Monoceros Complex.

Comparamos duas nuvens moleculares, Rosette (RMC) e Monoceros R2 (Mon R2), localizadas no Complexo de Monoceros com o objetivo de estudar suas condições físicas relacionadas às primeiras fases da formação estelar. Tratam-se de regiões interessantes por apresentarem características que podem ser confrontadas com a hipótese de formação estelar provocada pela passagem de nuvens de altas velocidades atravessando o plano Galáctico (HVCs). Avaliamos as propriedades dessas nuvens por meio de mapas de vários traçadores da formação estelar com base em diferentes bandas espectrais visando estudar a estrutura de densidade das nuvens, bem como os objetos estelares jovens, em particular as fontes masers de H2O que apresentam características típicas de protoestrelas massivas. Nossa análise permitiu verificar algumas semelhanças entre RMC e Mon R2, mas também nos revelou diferenças interessantes. De uma forma geral há concordância entre AV, CO e emissão de poeira em 100 microns; RMC possui muitos clumps, entretanto poucos aglomerados e nebulosidades exceto uma única região HII principal (NGC2244) enquanto Mon R2 apresenta poucos clumps, vários aglomerados jovens e pequenas nebulosidades; em RMC há mais estrelas massivas, distribuídas uniformemente; Mon R2 tem poucas estrelas B, distribuídas em estruturas filamentárias com maiores índices de AV, do que em RMC; as fontes emissão maser apresentam cores IRAS compatíveis com candidatas a protoestrelas massivas, mas não parecem estar associadas a fontes de raios-X, sugerindo que masers estão relacionados à fase protoestelar, ao passo que fontes-X representam fase Pré-Sequência Principal. Concluímos que a distribuição de objetos e a estrutura das nuvens estão de acordo com as simulações dos modelos de HVCs. Porém, nossos resultados também são compatíveis com modelos alternativos, que simulam a dinâmica da Galáxia, para explicar o cenário de formação estelar no Complexo de Monoceros. / We compare two molecular clouds of the Monoceros Complex in order to study their physical conditions related to the early stages of star formation. The selected clouds, Rosette (RMC) and Monoceros R2 (Mon R2), are interesting regions due to their characteristics that may be confronted with the hypothesis of star formation triggered by high velocity clouds (HVCs) crossing through the Galactic plane. We evaluate the properties of these clouds using maps obtained on the basis of dierent spectral bands to trace the density of the clouds and the young stellar objects, in particular H2O masers that show typical features of massive protostars. This analysis allowed us to verify some similarities between RMC and Mon R2, but also revealed interesting dierences. In a general way there is an agreement between Av, CO and dust emission at 100 microns; RMC has many clumps, a few clusters and a single main nebulosity that is an HII region around NGC2244, while Mon R2 has a few clumps, several young clusters and small nebulosities. In RMC there is a large number of massive stars, uniformly distributed, while Mon R2 has a few B stars, distributed in lamentary structures with levels of Av higher than in RMC; maser sources have IRAS colors compatible with massive protostars candidates, but do not seem to be associated with X-ray sources, suggesting that masers are more related to the protostellar phase, while X-ray sources are related to pre main sequence phase. We conclude that the distribution of objects and the structure of the clouds are in accordance with the simulations of HVC models. However, our results are also compatible with alternative models of the Galaxy dynamics that explain the scenario of star formation in the Monoceros Complex.

En esta Tesis presento un estudio espectroscópico detallado de una muestra de Regiones Hii Gigantes en galaxias observables con telescopios del Hemisferio Sur. Las Regiones Hii Gigantes proveen el vínculo entre regiones de formación estelar de menor escala y los violentos procesos de formación estelar que ocurren en las galaxias con brotes estelares intensos. Las Regiones Hii Gigantes (GHiiRs, de sus siglas en inglés) son objetos extendidos y luminosos, observados en los discos de galaxias espirales, irregulares y galaxias enanas compactas azules (BCDs, de su sigla en inglés). Las GHiiRs se forman debido a la presencia de un gran número de estrellas jóvenes y masivas cuyo flujo ultravioleta ioniza el gas que las rodea, y por lo tanto estas regiones indican una presencia de formación estelar violenta reciente o activa. El principal objetivo de este trabajo de Tesis es confirmar la presencia de Regiones Hii Gigantes en galaxias del Universo Local y realizar un estudio comparativo de GHiiRs con distintas metalicidades y estados evolutivos. La identificación de Regiones Hii Gigantes fue posible realizarla mediante espectroscopía de alta resolución, la cual me ha permitido distinguir la presencia de distintas componentes cinem áticas en el gas ionizado, con diferentes velocidades y verificar la naturaleza supersónica de dichas componentes. Definir la naturaleza y condiciones físicas de los brotes de formación estelar masiva permite analizar las abundancias químicas que producen el enriquecimiento químico del Universo Local. Para poder caracterizar los procesos físicos que gobiernan la formación estelar masiva es necesario estudiar un variado rango de entornos y propiedades. Gracias al amplio rango espectral y la buena calidad de los datos he llevado adelante el estudio de las propiedades físicas del gas ionizado. El estudio de los parámetros físicos tales como densidad, temperatura, composición química, etc., comprende el análisis de las intensidades relativas de las líneas de emisión del gas. Este tipo de análisis resulta esencial para poder mejorar el estudio de brotes de formación estelar detectados a distancias cosmológicas. En esta Tesis se presenta el estudio realizado en seis regiones brillantes de las galaxias espirales, NGC6070 y NGC7479, y en cinco brotes de formación estelar de la galaxia enana compacta azul Haro 15. En el Capítulo 1 presento una breve introducción de las propiedades generales de las Regiones Hii Gigantes y del conocimiento que se tiene sobre este tipo de objetos. En el Capítulo 2 propongo un método para proceder a un análisis detallado de la cinemática en aquellas regiones que presentan más de una componente revelada cinemáticamente en los espectros de alta resolución. En ese capítulo presento el análisis cinemático de las seis regiones estudiadas en las dos galaxias espirales y se analiza cómo la presencia de múltiples componentes cinemáticas incluye en la ubicación final en el plano L-. En el Capítulo 3 presento un análisis cinemático utilizando una metodología similar que en el capítulo anterior, pero ahora enfocado en los brotes de formación estelar violentos de la galaxia BCD Haro 15. Del análisis cinemático detallado en los brotes estudiados con más de una componente, se deriva el estudio de las propiedades físicas y abundancias químicas presentado en el Capítulo 4. En este capítulo, sumado a los datos espectroscópicos de alta resolución, presento datos de baja resolución espectral observados en la misma galaxia. Aplicando el método propuesto por el Grupo de Astrofísica del Departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid, España (UAM), para la determinación de los parámetros físicos y abundancias, a partir de un programa generado por dicho grupo, realicé un cuidadoso y detallado estudio sobre las propiedades físicas, y abundancias químicas iónicas y totales del gas ionizado discriminado para cada componente cinemática y para el flujo global de las líneas de emisión. En el Capítulo 5 se presentan las conclusiones finales de la Tesis, haciendo un conciso resumen sobre los aportes más signi cativos, y se describen las líneas de trabajo a futuro que se pueden plantear como continuación de lo aquí expuesto.