Representación esquemática del modelo de disco de acreción inclinado. En esta ilustración se supone que el eje de rotación del agujero negro es recto hacia arriba y hacia abajo. La dirección del chorro es casi perpendicular al plano del disco. La desalineación entre el eje de rotación del agujero negro y el eje de rotación del disco provoca la precesión del disco y del chorro. Crédito: Yuzhu Cui et al. (2023), Untouchable Lab@Openverse y Zhejiang Lab
La galaxia M87 agujero negro presenta un chorro oscilante, lo que confirma su rotación, como lo infiere un estudio de dos décadas alineado con las predicciones de la teoría general de la relatividad de Einstein.
La cercana radiogalaxia M87, situada a 55 millones de años luz de la Tierra y que alberga un agujero negro 6.500 millones de veces más masivo que el Sol, presenta un chorro oscilante que oscila hacia arriba y hacia abajo con una amplitud de unos 10 grados, lo que confirma la existencia del agujero negro. hipótesis. rotación.
El estudio, dirigido por el investigador chino Dr. Yuzhu Cui y publicado en Naturaleza El 27 de septiembre fue realizado por un equipo internacional utilizando una red global de radiotelescopios.
«Este monstruoso agujero negro de hecho está girando». — Dr. Kazuhiro Hada
Mediante un análisis exhaustivo de los datos del telescopio desde 2000 hasta 2022, el equipo de investigación reveló un ciclo recurrente de 11 años en el movimiento de precesión de la base del jet, como lo predijo la teoría de la relatividad general de Einstein. El estudio vincula la dinámica del chorro con el agujero negro supermasivo central, ofreciendo evidencia de que el agujero negro de M87 está girando.
Fenómenos de agujeros negros supermasivos
Los agujeros negros supermasivos en los centros de galaxias activas (los objetos celestes más perturbadores de nuestro universo) pueden acumular enormes cantidades de materia debido a la extraordinaria fuerza gravitacional y el poder de plasma Corrientes salientes, llamadas chorros, que se acercan a la velocidad de la luz y se extienden miles de años luz.
El mecanismo de transferencia de energía entre los agujeros negros supermasivos y sus discos de acreción y chorros relativistas ha intrigado a físicos y astrónomos durante más de un siglo. Una importante teoría sugiere que se puede extraer energía de un agujero negro en rotación, permitiendo que parte de la materia que rodea al agujero negro supermasivo sea expulsada con gran energía. Sin embargo, la rotación de los agujeros negros supermasivos, un factor crucial en este proceso y el parámetro más fundamental además de la masa del agujero negro, no se había observado directamente.
Panel superior: estructura del chorro M87 a 43 GHz, según datos de apilamiento semestrales observados entre 2013 y 2018. Las flechas blancas indican el ángulo de posición del chorro en cada subtrama. Panel inferior: resultados de mejor ajuste basados en la imagen apilada anual de 2000 a 2022. Los puntos verde y azul se obtuvieron de observaciones a 22 GHz y 43 GHz, respectivamente. La línea roja representa el mejor ajuste según el modelo de precesión. Crédito: Yuzhu Cui y otros, 2023
Centrarse en M87
En este estudio, el equipo de investigación se centró en M87, donde se observó el primer chorro astrofísico observacional en 1918. Gracias a su proximidad, las regiones de formación de chorros cercanas al agujero negro se pueden resolver en detalle mediante interferometría de línea de base muy larga (VLBI). como se muestra en imágenes recientes de las sombras de los agujeros negros tomadas con el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT). Al analizar los datos VLBI de M87 obtenidos durante los últimos 23 años, el equipo detectó el chorro de precesión periódica en su base, lo que proporcionó información sobre el estado del agujero negro central.
Dinámica y relatividad de los agujeros negros.
En el centro de este descubrimiento está la pregunta crucial: ¿qué fuerza en el universo puede cambiar la dirección de un chorro tan poderoso? La respuesta podría estar oculta en el comportamiento del disco de acreción, una configuración vinculada al agujero negro supermasivo central.
A medida que los materiales orbitan alrededor del agujero negro debido a su momento angular, forman una estructura similar a un disco antes de rodar gradualmente hacia adentro hasta que son fatalmente atraídos hacia el agujero negro. Sin embargo, si el agujero negro gira, ejerce un impacto significativo en el espacio-tiempo circundante, provocando que los objetos cercanos se muevan a lo largo de su eje de rotación, un fenómeno conocido como «frame-dragging», predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein.
“Estamos encantados con este importante descubrimiento. » — Yuzhu Cui
El extenso análisis del equipo de investigación indica que el eje de giro del disco de acreción se desalinea con el eje de giro del agujero negro, lo que genera un chorro de precesión. La detección de esta precesión proporciona evidencia inequívoca de que el agujero negro supermasivo M87 está efectivamente girando, mejorando así nuestra comprensión de la naturaleza de los agujeros negros supermasivos.
«Estamos entusiasmados con este importante descubrimiento», afirmó Yuzhu Cui, investigador postdoctoral en el Laboratorio Zhejiang, un instituto de investigación en Hangzhou, y autor principal y correspondiente del artículo. «Dado que la desalineación entre el agujero negro y el disco es relativamente pequeña y el período de precesión es de unos 11 años, la acumulación de datos de alta resolución que rastrean la estructura de M87 durante dos décadas y un análisis exhaustivo son esenciales para lograr este objetivo».
«Después del éxito de la obtención de imágenes de agujeros negros en esta galaxia con el EHT, si este agujero negro está rotando ha sido una preocupación central entre los científicos», añadió el Dr. Kazuhiro Hada del Observatorio Astronómico Nacional de Japón. “Hoy la anticipación se ha convertido en certeza. De hecho, este monstruoso agujero negro está girando.
Contribuciones e implicaciones futuras
Este trabajo utilizó un total de 170 épocas de observaciones obtenidas por la Red VLBI de Asia Oriental (EAVN), la Red de Línea de Base Muy Larga (VLBA), la Red Conjunta de KVN y VERA (KaVA) y de Asia Oriental hasta Italia. Red Global (COMER). En total, más de 20 telescopios de todo el mundo contribuyeron a este estudio.
Los radiotelescopios chinos también contribuyeron a este proyecto, en particular el radiotelescopio chino Tianma de 65 metros, con su enorme plato y su alta sensibilidad a las longitudes de onda milimétricas. Además, el radiotelescopio de 26 metros de Xinjiang mejora la resolución angular de las observaciones del EAVN. Para lograr este objetivo son esenciales datos de buena calidad, con alta sensibilidad y alta resolución angular.
“El radiotelescopio Shigatse de 40 metros integrado en el edificio del Observatorio Astronómico de Shanghai mejorará aún más la capacidad de obtención de imágenes de precisión milimétrica de EAVN. En particular, la meseta tibetana, donde está ubicado el telescopio, tiene una de las condiciones más excelentes para observaciones de longitudes de onda (sub)milimétricas. Esto cumple con nuestras expectativas de promover instalaciones submilimétricas nacionales para observaciones astronómicas”, dijo el profesor Zhiqiang Shen, director del Observatorio Astronómico de Shanghai de la Academia de Ciencias de China.
Si bien este estudio arroja luz sobre el misterioso mundo de los agujeros negros supermasivos, también presenta desafíos formidables. La estructura del disco de acreción y el valor exacto de la rotación del agujero negro supermasivo M87 son todavía muy inciertos. Este trabajo también predice que habrá más fuentes con esta configuración, desafiando a los científicos a descubrirlas.
Referencia: “Tobera de chorro de precesión que se conecta a un agujero negro giratorio en M87” por Yuzhu Cui, Kazuhiro Hada, Tomohisa Kawashima, Motoki Kino, Weikang Lin, Yosuke Mizuno, Hyunwook Ro, Mareki Honma, Kunwoo Yi, Jintao Yu, Jongho Park, Wu Jiang, Zhiqiang Shen, Evgeniya Kravchenko, Juan-Carlos Algaba, Xiaopeng Cheng, Ilje Cho, Gabriele Giovannini, Marcello Giroletti, Taehyun Jung, Ru-Sen Lu, Kotaro Niinuma, Junghwan Oh, Ken Ohsuga, Satoko Sawada-Satoh, Bong Won Sohn , Hiroyuki R. Takahashi, Mieko Takamura, Fumie Tazaki, Sascha Trippe, Kiyoaki Wajima, Kazunori Akiyama, Tao An, Keiichi Asada, Salvatore Buttaccio, Do-Young Byun, Lang Cui, Yoshiaki Hagiwara, Tomoya Hirota, Jeffrey Hodgson, Noriyuki Kawaguchi, Jae-Young Kim, Sang-Sung Lee, Jee Won Lee, Jeong Ae Lee, Giuseppe Maccaferri, Andrea Melis, Alexey Melnikov, Carlo Migoni, Se-Jin Oh, Koichiro Sugiyama, Xuezheng Wang, Yingkang Zhang, Zhong Chen, Ju-Yeon Hwang, Dong-Kyu Jung, Hyo-Ryoung Kim, Jeong-Sook Kim, Hideyuki Kobayashi, Bin Li, Guanghui Li, Xiaofei Li, Zhiyong Liu, Qinghui Liu, Xiang Liu, Chung-Sik Oh, Tomoaki Oyama, Duk-Gyoo Roh , Jinqing Wang, Na Wang, Shiqiang Wang, Bo Xia, Hao Yan, Jae-Hwan Yeom, Yoshinori Yonekura, Jianping Yuan, Hua Zhang, Rongbing Zhao y Weiye Zhong, 27 de septiembre de 2023. Naturaleza. DOI: 10.1038/s41586-023-06479-6
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.
Aunque es la quinta luna más grande de Júpiter, Amaltea tiene un tamaño bastante modesto. Con forma irregular como una papa, su eje largo se extiende solo 250 kilómetros (155 millas) y su punto más estrecho se extiende solo 128 km (79 millas). Mediciones de gravedad de la NASA nave espacial galileo A principios de la década de 2000, se dedujo que Amaltea era poco más que un montón de escombros en mal estado en lugar de roca sólida.
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Ahora, Juno vio a Amalthée por primera vez tiempo, durante el 59º sobrevuelo cercano de la nave espacial a Júpiter, que tuvo lugar el 7 de marzo de este año. La órbita de Juno es un largo bucle alrededor del El gigante gaseosocon un encuentro cercano (llamado “perijove”) cada 53 Tierra días; Se suponía que debía moverse a una órbita más corta, pero una falla en el motor causada por válvulas defectuosas significa que Juno permanece donde está mientras dura.
Amaltea, vista en dos imágenes de Júpiter capturadas por la sonda espacial Juno de la NASA el 7 de marzo de 2024. (Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Procesamiento de imágenes por Gerald Eichstäd)
Juno vio a Amaltea como un pequeño punto negro colocado primero contra uno de los cinturones de nubes de color rojo oscuro de Júpiter y luego cruzando el Gran mancha roja él mismo. La escala es increíble; La Gran Mancha Roja es una gran tormenta anticiclónica que actualmente 7,767 millas (12,500 km) de diámetromientras que la pequeña Amaltea se muestra a 181.000 kilómetros (112.500 millas) por encima de las cimas de las nubes de Júpiter.
De hecho, Amaltea tiene la tercera órbita más corta de todas las lunas de Júpiter, orbitando el planeta gigante cada 0,5 días terrestres en la trayectoria interna relativa a la órbita volcánica de Ío. Brilla en magnitud +14, y como está tan cerca del brillo de Júpiter, Barnard hizo un trabajo increíble al descubrirlo. Baste decir que la tarea de Juno es mucho más sencilla.
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Hasta ahora, nuestras mejores imágenes de Amaltea provienen de la nave espacial Galileo de la NASA. Estas cuatro imágenes muestran las diferentes caras de la pequeña luna. (Crédito de la imagen: NASA/JPL/Universidad de Cornell)
Imágenes de primer plano de la NASA de Amaltea Viajero 1 Y Viajero 2 Las sondas y la nave espacial Galileo muestran varios puntos brillantes y cráteres en la pequeña luna, así como el misterioso enrojecimiento de su superficie. De hecho, Amaltea es el cuerpo más rojo del sistema solar. La identidad de esta capa roja sigue siendo desconocida, pero es posible que se trate de azufre arrojado por los volcanes de Ío y viajado por el espacio hasta la vecina Amaltea.
Hay un misterio aún más profundo con Amalthea, ya que emite un poco más de calor del que recibe. el sol. ¿De dónde obtiene esta energía extra una luna tan pequeña como Amaltea? Se han propuesto varias explicaciones y la verdad podría ser una o una combinación de ellas.
Por ejemplo, Amaltea está bañada por el calor irradiado y reflejado por Júpiter, mientras que el agarre en forma de vicio de Júpiter la gravedad podría generar tensión de marea dentro de Amalthée, generando calor. Luego está el enorme campo magnético de Júpiter, que genera una burbuja magnética que es la segunda estructura más grande del mundo. sistema solar después de la propia burbuja magnética del sol, la heliosfera. Amaltea, en su corta órbita, está profundamente incrustada en la órbita de Júpiter. magnetosferaen una región donde hay cinturones de radiación de partículas cargadas que pueden bombardear la superficie de Amaltea, dándole energía. Finalmente, la magnetosfera podría incluso ser capaz de inducir corrientes eléctricas en el núcleo de Amaltea que producirían calor adicional.
Cualquiera que sea la respuesta, aumenta el encanto de esta quinta luna, a menudo olvidada junto a sus famosas hermanas mayores, pero con una historia que puede ser igual de tentadora.
PorAnne J. Manning, Universidad de Harvard13 de mayo de 2024
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.
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.
«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
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.
El Starship de 122 metros (400 pies) de altura es el cohete más grande y poderoso jamás construido. Consta de dos elementos, ambos diseñados para ser completa y rápidamente reutilizable: un enorme propulsor de primera etapa llamado Super Heavy y una etapa superior de 165 pies de altura (50 m) conocida como Starship, o simplemente «Ship».
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En esta foto, que Elon Musk compartió a través de X el 11 de mayo de 2024, se ven varios vehículos Starship en las instalaciones Starbase de SpaceX en el sur de Texas. (Crédito de la imagen: SpaceX a través de X)
Una nave espacial completamente apilada ha volado tres veces hasta la fecha, cada vez desde el sitio Starbase de SpaceX en el sur de Texas: en abril de 2023, noviembre de 2023 y 14 de marzo de este año. El vehículo gigante se desempeñó mejor con cada vuelo sucesivo.
Durante el primer despegue, por ejemplo, las dos etapas de la Starship no se separaron como estaba previsto y SpaceX provocó que el vehículo explotara en caída libre apenas cuatro minutos después del despegue. El Vuelo 2 alcanzó la separación de etapas, pero el Super Heavy y el Barco se separaron temprano, finalizando la misión después de ocho minutos.
En el Vuelo 3, el Super Heavy se colocó con éxito en posición para un aterrizaje en el agua planificado en el Golfo de México, pero se rompió aproximadamente a 500 m (1,650 pies) sobre las olas. La nave alcanzó velocidad orbital y voló durante casi 50 minutos, aunque finalmente sucumbió a violentas fuerzas de calentamiento por fricción al reingresar a la atmósfera de la Tierra.
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Como señaló en su artículo X, Musk quiere que a Ship le vaya aún mejor en el próximo Vuelo 4.
SpaceX lleva un tiempo preparándose para el vuelo 4. La compañía ya realizó pruebas de fuego estático para el Super Heavy y la nave asignada a la misión, encendiendo brevemente sus motores Raptor mientras los vehículos permanecían anclados a la plataforma Starbase. SpaceX también trajo recientemente el Super Heavy del Vuelo 4 nuevamente a los estantes, probablemente para pruebas adicionales, un movimiento que la compañía relató en un publicar el sábado X (11 de mayo).
Sin embargo, es posible que aún queden obstáculos logísticos que superar; SpaceX aún debe obtener una licencia de lanzamiento de la Administración Federal de Aviación (FAA), que supervisa una investigación sobre lo ocurrido durante el vuelo del 14 de marzo.
