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¿Qué pasó con todos los agujeros negros supermasivos? Astrónomos sorprendidos por los datos de Webb

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¿Qué pasó con todos los agujeros negros supermasivos?  Astrónomos sorprendidos por los datos de Webb

Un estudio realizado con el telescopio espacial James Webb ha descubierto que los núcleos galácticos activos, agujeros negros supermasivos de rápido crecimiento, son menos comunes de lo que se pensaba anteriormente. Este descubrimiento sugiere un universo más estable y proporciona información sobre las galaxias débiles y los desafíos que supone identificar estos núcleos.

Telescopio espacial James Webb La encuesta revela menos agujeros negros supermasivos de lo esperado.

Un estudio de la Universidad de Kansas de parte del cosmos utilizando el telescopio espacial James Webb ha descubierto que los núcleos galácticos activos (agujeros negros supermasivos que crecen rápidamente en tamaño) son más raros de lo que muchos astrónomos pensaban antes.

Los resultados, obtenidos con el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) de JWST, sugieren que nuestro universo puede ser un poco más estable de lo que se pensaba anteriormente. El trabajo también proporciona información sobre las observaciones de galaxias débiles, sus propiedades y los desafíos en la identificación de AGN.

Detalles del estudio

Recientemente se publicó en arXiv antes de la publicación oficial por pares en EL Revista de astrofísica.

El trabajo, dirigido por Allison Kirkpatrick, profesora asistente de física y astronomía en KU, se centró en un área del cosmos estudiada durante mucho tiempo llamada Franja de Groth Extendida, ubicada entre las constelaciones de la Osa Mayor y Boötes. Sin embargo, los exámenes anteriores de la región se basaron en una generación de telescopios espaciales menos potente.

«Nuestras observaciones se realizaron en junio y diciembre pasados, y nuestro objetivo era caracterizar la apariencia de las galaxias en el apogeo de la formación estelar en el universo», dijo Kirkpatrick. “Se remonta a hace entre 7 y 10 mil millones de años. Hemos utilizado el instrumento de infrarrojo medio del telescopio espacial James Webb para observar el polvo en galaxias que existieron hace 10 mil millones de años, y ese polvo puede ocultar la formación estelar en curso, así como el crecimiento de agujeros negros supermasivos. Entonces realicé el primer estudio para buscar estos agujeros negros supermasivos escondidos en el centro de estas galaxias.

Comparación de Webb MIRI Spitzer/IRAC MIPS

Mostramos MIRI apuntando a 1 (panel derecho) junto con las observaciones de Spitzer/IRAC (centro) y MIPS (izquierda) del
misma región. Las aperturas indican la ubicación de las fuentes detectadas en cada imagen (solo región MIRI). Para MIPS (IRAC)
En la imagen, las aberturas son de 6″ (2″), correspondientes al tamaño del haz del instrumento. En la imagen IRAC, el azul corresponde al canal
1 (3,6 μm), el verde corresponde al canal 2 (4,5 μm) y el rojo corresponde al canal 3 (5,8 μm). En la imagen MIRI, el filtro 770W es azul, el F1000W es verde y el F1280W es rojo. Crédito: Kirkpatrick et al., arXiv:2308.09750

Resultados e implicaciones

Si bien cada galaxia tiene una supermasiva agujero negro en el medio, los AGN son trastornos más dramáticos que atraen activamente gas y muestran una luminosidad ausente en los agujeros negros típicos.

Kirkpatrick y muchos colegas astrofísicos predijeron que el estudio JWST de mayor resolución localizaría muchos más AGN que un estudio anterior realizado con el Telescopio Espacial Spitzer. Sin embargo, incluso con la mayor potencia y sensibilidad de MIRI, se encontraron pocos AGN adicionales en la nueva investigación.

«Los resultados fueron completamente diferentes de lo que esperaba, lo que me llevó a mi primera gran sorpresa», dijo Kirkpatrick. “Una revelación importante fue la rareza de los agujeros negros supermasivos de rápido crecimiento. Este descubrimiento generó dudas sobre la ubicación de estos objetos. Resulta que estos agujeros negros probablemente estén creciendo a un ritmo más lento de lo que se pensaba anteriormente, lo cual es intrigante, dado que las galaxias que he observado se parecen a las nuestras. vía Láctea del pasado. Las observaciones anteriores con Spitzer solo nos han permitido estudiar las galaxias más brillantes y masivas con agujeros negros supermasivos de rápido crecimiento, lo que las hace fáciles de detectar.

Kirkpatrick dijo que un misterio importante en astronomía radica en comprender cómo los agujeros negros supermasivos típicos, como los que se encuentran en galaxias como la Vía Láctea, crecen e influyen en su galaxia anfitriona.

«Los resultados del estudio sugieren que estos agujeros negros no crecen rápidamente, absorben sólo una cantidad limitada de material y pueden no tener un impacto significativo en sus galaxias anfitrionas», afirmó. “Este descubrimiento abre una perspectiva completamente nueva sobre el crecimiento de los agujeros negros, ya que nuestra comprensión actual se basa en gran medida en los agujeros negros más masivos de las galaxias más grandes, que tienen efectos significativos en sus anfitriones, pero los agujeros negros más pequeños de estas galaxias probablemente tienen un impacto significativo en el crecimiento de los agujeros negros. no.»

Telescopio espacial Webb instalando un instrumento de infrarrojo medio (MIRI)

Los ingenieros trabajaron meticulosamente para encajar el instrumento de infrarrojo medio del Telescopio Espacial James Webb en el ISIM, o Módulo de Instrumento Científico Integrado, en la sala limpia del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, el 29 de abril de 2013. Como sucesor del Telescopio Espacial Hubble, el Telescopio Webb será el telescopio espacial más poderoso jamás construido. Observará los objetos más distantes del universo, proporcionará imágenes de las primeras galaxias formadas y verá planetas inexplorados alrededor de estrellas distantes.

Otro hallazgo sorprendente fue la falta de polvo en estas galaxias, afirmó el astrónomo de la KU.

«Utilizando JWST, podemos identificar galaxias mucho más pequeñas que nunca, incluidas aquellas del tamaño de la Vía Láctea o incluso más pequeñas, lo que antes era imposible con estos corrimientos al rojo (distancias cósmicas)», dijo Kirkpatrick. “En general, las galaxias más masivas tienen abundante polvo debido a su rápido ritmo de formación estelar. Había asumido que las galaxias de menor masa también contendrían cantidades sustanciales de polvo, pero este no es el caso, desafiando mis expectativas y proporcionando otro descubrimiento intrigante.

Según Kirkpatrick, este trabajo cambia la comprensión del crecimiento de las galaxias, especialmente en lo que respecta a la Vía Láctea.

«Nuestro agujero negro parece avanzar sin incidentes, sin mostrar mucha actividad», dijo. “Una pregunta importante con respecto a la Vía Láctea es si alguna vez estuvo activa o pasó por una fase AGN. Si la mayoría de las galaxias, como la nuestra, no tienen AGN detectables, eso podría implicar que nuestro agujero negro nunca ha estado más activo en el pasado. En última instancia, este conocimiento ayudará a limitar y medir las masas de los agujeros negros, arrojando luz sobre los orígenes del crecimiento de los agujeros negros, que siguen siendo una pregunta sin respuesta.

Referencia: “Documento clave VII de CEERS: JWST/MIRI revela una baja población de galaxias del mediodía cósmico no vistas por Spitzer” por Allison Kirkpatrick, Guang Yang, Aurélien Le Bail, Greg Troiani, Eric F. Bell, Nikko J. Cleri, David Elbaz, Steven L. Finkelstein, Nimish P. Hathi, Michaela Hirschmann, Benne W. Holwerda, Dale D. Kocevski, Ray A. Lucas, Jed McKinney, Casey Papovich, Pablo G. Pérez-González, Alexander de la Vega, Micaela B. Bagley, Emanuele Daddi, Mark Dickinson, Henry C. Ferguson, Adriano Fontana, Andrea Grazian, Norman A. Grogin, Pablo Arrabal Haro, Jeyhan S. Kartaltepe, Lisa J. Kewley, Anton M. Koekemoer, Jennifer M. Lotz, Laura Pentericci, Nor Pirzkal, Swara Ravindranath, Rachel S. Somerville, Jonathan R. Trump, Stephen M. Wilkins y LY Aaron Yung, presentaron: La revista de astrofísica.
arXiv:2308.09750

Kirkpatrick recientemente compró mucho tiempo en JWST para realizar un estudio más amplio del campo Extended Groth Strip con MIRI. Su artículo actual se centra en unas 400 galaxias. Su próximo estudio (MEGA: MIRI EGS Galaxy y AGN Survey) incluirá aproximadamente 5.000 galaxias. La obra está prevista para enero de 2024.

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La misteriosa luna de Júpiter, Amaltea, ha sido vista pasando por la Gran Mancha Roja (foto)

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La misteriosa luna de Júpiter, Amaltea, ha sido vista pasando por la Gran Mancha Roja (foto)

La nave espacial Juno de la NASA ha detectado la elusiva quinta luna de Júpiter transitando por la Gran Mancha Roja del planeta gigante, brindando a los astrónomos una vista poco común de este pequeño pero intrigante satélite natural.

JúpiterLas lunas más famosas de la astronáutica son sus cuatro satélites galileanos: yo, Europa, Ganímedes Y Calisto, cada uno de los cuales tiene varios miles de kilómetros de ancho. La quinta luna de Júpiter descubierta, y la quinta más grande de las 95 lunas conocidas del planeta, es Amaltea. Fue descubierto en 1892 por Edward Emerson Barnard, un astrónomo estadounidense que fue un destacado observador visual. También descubrió la estrella de Barnard, así como una gran cantidad de objetos oscuros. nebulosas.

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Mapa cerebral en 3D de 1.400 terabytes de gran detalle

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Mapa cerebral en 3D de 1.400 terabytes de gran detalle

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Seis capas de neuronas excitadoras codificadas por colores según su profundidad. Crédito: Google Research y Lichtman Lab

Un esfuerzo de colaboración entre Harvard y Google ha dado lugar a un gran avance en la ciencia del cerebro, al producir un mapa 3D completo de un pequeño segmento del cerebro humano, revelando interacciones neuronales complejas y sentando las bases para mapear un cerebro de ratón completo.

Un milímetro cúbico de tejido cerebral puede no parecer mucho. Pero considerando que este pequeño cuadrado contiene 57.000 células, 230 milímetros de vasos sanguíneos y 150 millones de sinapsis, lo que representa 1.400 terabytes de datos, los investigadores de Harvard y Google acaban de lograr algo enorme.

Un equipo de Harvard dirigido por Jeff Lichtman, profesor Jeremy R. Knowles de biología molecular y celular y recién nombrado decano de ciencia, co-creó con investigadores de Google la reconstrucción 3D con resolución sináptica más grande de un fragmento de cerebro humano hasta el día de hoy. mostrando con gran detalle cada célula y su red de conexiones neuronales en una porción de la corteza temporal humana de aproximadamente la mitad del tamaño de un grano de arroz.

Avances tecnológicos en neurociencia

La impresionante hazaña, publicada en la revista Ciencia, es el último de una colaboración de casi 10 años con científicos de Google Research, que combinan imágenes de microscopía electrónica de Lichtman con algoritmos de inteligencia artificial para codificar por colores y reconstruir el cableado extremadamente complejo del cerebro de los mamíferos. Los tres primeros coautores del artículo son Alexander Shapson-Coe, ex investigador postdoctoral en Harvard; Michał Januszewski de Google Research y Daniel Berger, investigador postdoctoral en Harvard.

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El objetivo final de la colaboración, apoyada por la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de SaludImplica crear un mapa de alta resolución del cableado neuronal completo del cerebro de un ratón, lo que implicaría aproximadamente 1.000 veces la cantidad de datos que acaban de producir a partir del fragmento de 1 milímetro cúbico de la corteza humana.

Información del último mapa cerebral

«La palabra 'fragmento' es irónica», dijo Lichtman. “Un terabyte es, para la mayoría de la gente, gigantesco, pero un trozo de cerebro humano –sólo un pequeño trozo de cerebro humano– sigue siendo miles de terabytes”.

El último mapa publicado en Science contiene detalles nunca antes vistos sobre la estructura del cerebro, incluido un raro pero poderoso conjunto de axones conectados por hasta 50 sinapsis. El equipo también notó rarezas en el tejido, como una pequeña cantidad de axones que forman grandes verticilos. Dado que su muestra fue tomada de un paciente epiléptico, no saben si estas formaciones inusuales son patológicas o simplemente raras.

El campo de la conectividad

El campo de Lichtman es la «conectómica», que, de forma análoga a la genómica, busca crear catálogos completos de la estructura del cerebro, hasta las células individuales y el cableado. Estos mapas completos abrirían el camino a nuevos conocimientos sobre las funciones y enfermedades del cerebro, sobre las que los científicos todavía saben muy poco.

Los algoritmos de inteligencia artificial de última generación de Google permiten la reconstrucción y el mapeo del tejido cerebral en tres dimensiones. El equipo también desarrolló un conjunto de herramientas disponibles públicamente que los investigadores pueden utilizar para examinar y anotar el conectoma.

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Direcciones futuras

«Dada la enorme inversión que se hizo en este proyecto, era importante presentar los resultados de una manera que ahora todos puedan beneficiarse de ellos», dijo Viren Jain, colaborador de Google Research.

Luego, el equipo abordará la formación del hipocampo del ratón, importante para la neurociencia debido a su papel en la memoria y las enfermedades neurológicas.

Referencia: “Un fragmento de petavoxel de la corteza cerebral humana reconstruido en la nanoescala resolución » por Alexander Shapson-Coe, Michał Januszewski, Daniel R. Berger, Art Pope, Yuelong Wu, Tim Blakely, Richard L. Schalek, Peter H. Li, Shuohong Wang, Jeremy Maitin-Shepard, Neha Karlupia, Sven Dorkenwald, Evelina Sjostedt, Laramie Leavitt, Dongil Lee, Jakob Troidl, Forrest Collman, Luke Bailey, Angerica Fitzmaurice, Rohin Kar, Benjamin Field, Hank Wu, Julian Wagner-Carena, David Aley, Joanna Lau, Zudi Lin, Donglai Wei, Hanspeter Pfister, Adi Peleg, Viren Jain y Jeff W. Lichtman, 10 de mayo de 2024, Ciencia.
DOI: 10.1126/ciencia.adk4858

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El próximo lanzamiento de la nave espacial SpaceX 'probablemente en 3 a 5 semanas', dice Elon Musk

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El próximo lanzamiento de la nave espacial SpaceX 'probablemente en 3 a 5 semanas', dice Elon Musk

Probablemente todavía estemos a un mes del próximo lanzamiento del megacohete Starship de SpaceX.

Esta fue la línea de tiempo propuesta por Elon Musk en un publicar en este fin de semana, diciendo que el próximo vuelo de prueba de Starship está «probablemente dentro de 3 a 5 semanas». “El objetivo es que el barco supere el nivel máximo de calefacción, o al menos más que la última vez”, añadió el empresario multimillonario.

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