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Astrónomos perturbados por la inesperada escala de las galaxias de James Webb

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Astrónomos perturbados por la inesperada escala de las galaxias de James Webb

James Webb frente al cúmulo de galaxias SMACS 0723, el primer campo de galaxias revelado por el telescopio. Los primeros resultados del telescopio espacial James Webb han revelado galaxias tempranas asombrosamente grandes que desafían los modelos cósmicos actuales. Crédito: NASA, ESA, ASC, STScI

Los primeros resultados de la[{» attribute=»»>James Webb Space Telescope have hinted at galaxies so early and so massive that they are in tension with our understanding of the formation of structure in the Universe. Various explanations have been proposed that may alleviate this tension. But now a new study from the Cosmic Dawn Center suggests an effect that has never before been studied at such early epochs, indicating that the galaxies may be even more massive.

If you have been following the first results from the James Webb Space Telescope, you have probably heard about the paramount issue with the observations of the earliest galaxies:

They are too big.

From a few days after the release of the first images, and repeatedly through the coming months, new reports of ever-more distant galaxies appeared. Disturbingly, several of the galaxies seemed to be “too massive.”

From our currently accepted concordance model of the structure and evolution of the Universe, the so-called ΛCDM model, they simply shouldn’t have had the time to form so many stars.

Although ΛCDM is not a holy indestructible grail, there are many reasons to wait before claiming a paradigm shift: The measured epochs at which we see the galaxies could be underestimated.

Their stellar masses could be overestimated. Or we could just have been lucky and somehow discovered the most massive of the galaxies at that time.

A closer look

But now Clara Giménez Arteaga, Ph.D. student at the Cosmic Dawn Center, proposes an effect that could further increase the tension:

In essence, a galaxy’s stellar mass is estimated by measuring the amount of light emitted by the galaxy, and calculating how many stars are needed to emit this amount. The usual approach is to consider the combined light from the whole galaxy.

However, taking a closer look at a sample of five galaxies, observed with James Webb, Giménez Arteaga found that if the galaxy is regarded not as one big blob of stars, but as an entity build up of multiple clumps, a different picture emerges.

Galaxy Cluster SMACS 0723 Surroundings

Galaxy cluster SMACS This image of galaxy cluster SMACS 0723 and its surroundings was the first image released from the James Webb Space Telescope in July 2023. The five zoom-ins are each roughly 19,000 lightyears across, and show galaxies seen some 13 billion years back in time. Careful analysis of these galaxies reveals that if we cannot resolve a galaxy, we may severely underestimate the total mass of its stars. Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI / Giménez-Arteaga et al. (2023), Peter Laursen (Cosmic Dawn Center).

“We used the standard procedure to calculate stellar masses from the images that James Webb has taken, but on a pixel-by-pixel basis rather than looking at the whole galaxy,” describes Giménez Arteaga.

“In principle, one might expect the results to be the same: Adding the light from all pixels and finding the total stellar mass, versus calculating the mass of each pixel and adding all individual stellar masses. But they’re not.”

In fact, the inferred stellar masses now turned out to be up to ten times larger.

The figure below shows the five galaxies with their stellar masses determined by both ways. If the two different approaches agreed, all galaxies would lie along the slanted line named “The same.” But they all lie above this line.

Outshined

So what is the reason that the stellar masses turn out to be so much larger?

Giménez Arteaga explains: “Stellar populations are a mixture of small and faint stars on one hand, and bright, massive stars on the other hand. If we just look at the combined light, the bright stars will tend to completely outshine the faint stars, leaving them unnoticed. Our analysis shows that bright, star-forming clumps may dominate the total light, but the bulk of the mass is found in smaller stars.”

Stellar mass is one of the main properties used to characterize a galaxy, and Giménez-Arteaga’s result highlights the importance of being able to resolve the galaxies.

But for the most distant and faint ones, this is not always possible. The effect has been studied before, but only at much later epochs in the history of the Universe.

The next step is therefore to look for signatures that does not require the high resolution, and which correlate with the “true” stellar mass.

“Other studies at much later epochs have also found this discrepancy. If we can determine how common and severe the effect is at earlier epochs, and quantify it, we will be closer to inferring robust stellar masses of distant galaxies, which is one of the main current challenges of studying galaxies in the early Universe,” concludes Clara Giménez Arteaga.

The study has just been published in the Astrophysical Journal.

Reference: “Spatially Resolved Properties of Galaxies at 5 < z < 9 in the SMACS 0723 JWST ERO Field” by Clara Giménez-Arteaga, Pascal A. Oesch, Gabriel B. Brammer, Francesco Valentino, Charlotte A. Mason, Andrea Weibel, Laia Barrufet, Seiji Fujimoto, Kasper E. Heintz, Erica J. Nelson, Victoria B. Strait, Katherine A. Suess and Justus Gibson, 16 May 2023, Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847/1538-4357/acc5ea

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OSLCE marca nuevo espacio central con jornada de puertas abiertas, refrigerios gratuitos y obsequios

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OSLCE marca nuevo espacio central con jornada de puertas abiertas, refrigerios gratuitos y obsequios

La Universidad del Norte de Florida Oficina de Aprendizaje Servicio y Participación Cívica celebró una jornada de puertas abiertas el 8 de octubre para mostrar el nuevo espacio y el personal del centro. El evento brindó refrigerios y obsequios a los asistentes.

La subdirectora de OSLCE, Susan Trudeau, dijo que el centro se mudó a nuevas oficinas porque su antiguo espacio, que anteriormente compartía con otro equipo, se había vuelto demasiado grande.

OSLCE ofrece oportunidades de aprendizaje-servicio, incluidos proyectos estudiantiles y eventos comunitarios. Estas iniciativas tienen como objetivo educar a los estudiantes sobre la política estadounidense de una manera no partidista.

Algunos eventos de participación cívica organizados por OSLCE incluyen tardes de debate Y depósito para la inscripción de estudiantes en las listas electorales.

Sofía Bautista, estudiante empleada de OSLCE, dijo que disfruta de la gente con la que trabaja. Dijo que el equipo siempre está pensando en nuevos planes de eventos y trabajando con otros departamentos del campus para colaborar.

Los estudiantes que deseen participar o ser voluntarios en OSLCE pueden comunicarse con el centro a través de Instagram, correo electrónico O pasa por la oficina en cualquier momento. El área de aprendizaje-servicio de la oficina va a Jacksonville Humane Society para pasear perros y organiza una limpieza anual de playas.

Samantha Pottinger, estudiante de justicia penal, asistió al evento después de enterarse en Osprey Update. Ella vino por la comida gratis y para explorar diferentes partes del campus como estudiante transferida de la UNF.

“Fue divertido. Conocí gente nueva y disfruté la comida”, dijo Pottinger.

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Los estudiantes pueden obtener más información sobre el voluntariado y los eventos con OSCLE visitando su nueva oficina ubicada en el Edificio 57, Suite 2750, o su sitio web.

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Para obtener más información o sugerencias de noticias, o si ve un error en esta historia o tiene elogios o inquietudes, comuníquese con [email protected].

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Investigación de asteroides como posible fuente de alimento para los astronautas

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Investigación de asteroides como posible fuente de alimento para los astronautas

Los científicos están investigando la posibilidad de convertir los asteroides en una fuente viable de alimento para los astronautas en misiones espaciales de larga duración. Investigadores de Instituto Universitario Occidental de Exploración de la Tierra y el Espacio proponen que ciertas bacterias podrían alimentarse con compuestos de asteroides, lo que les permitiría convertirse en biomasa comestible que podría alimentar a los astronautas en el espacio profundo. Este concepto revolucionario, aún en sus inicios, podría ayudar a afrontar el desafío de la producción de alimentos durante los viajes espaciales largos, como los previstos para misiones a Marte o más allá.

Un nuevo enfoque para la nutrición espacial

Uno de los mayores desafíos de la exploración espacial a largo plazo es proporcionar alimentos adecuados a los astronautas. Los métodos tradicionales, como transportar alimentos desde la Tierra o cultivar plantas a bordo de una nave espacial, tienen limitaciones importantes, especialmente para misiones que pueden durar años. Cuanto más largo es el viaje, más difícil resulta llevar suficiente comida. En este nuevo enfoque, los investigadores están recurriendo a la idea de utilizar bacterias para convertir el material de un asteroide en una posible fuente de alimento.

el equipo de universidad occidental Probó este concepto analizando la composición de ciertos asteroides, como Bennuque se sabe que contienen compuestos ricos en carbono. Estos compuestos pueden ser consumidos por bacterias en un proceso controlado. En una serie de experimentos, simularon esto alimentando microbios que imitan lo que podría encontrarse en un asteroide. El resultado fue un biomasa comestiblecon una textura y apariencia similar a un “batido de caramelo”, según los investigadores. Aunque en un principio no parezca apetecible, esta biomasa ofrece un perfil nutricional equilibrado, con una composición de aproximadamente un tercio de proteínas, un tercio de carbohidratos y un tercio de grasas, lo que la hace casi ideal para el consumo humano.

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Investigador Principal Josué Pearce explicó: «Cuando nos fijamos en los productos de descomposición de la pirólisis que sabemos que las bacterias pueden comer, y lo que hay en los asteroides, coinciden bastante razonablemente». Este es un indicador prometedor de que el material de los asteroides podría transformarse en una fuente de alimento nutritivo y sostenible para los astronautas. El equipo también experimentó con diferentes formas de biomasa, secándola hasta convertirla en polvo o convirtiéndola en una sustancia similar al yogur, que podría ofrecer una mayor variedad de texturas y formas, satisfaciendo la posible necesidad psicológica de diversas opciones de alimentos durante misiones espaciales prolongadas. .

Viabilidad y desafíos de la producción de alimentos con asteroides

Si bien la idea de crear comida de un asteroide Suena futurista, pero el equipo de investigación ha dado los primeros pasos para explorar su viabilidad. Calcularon que, en teoría, un asteroide de 500 metros de ancho como Bennu podría proporcionar suficiente biomasa para alimentar a entre 600 y 17.000 astronautas durante un año. El amplio rango depende de la eficiencia con la que las bacterias puedan descomponer los compuestos de carbono del asteroide en nutrientes digeribles. Esta posible solución podría reducir significativamente la necesidad de transportar alimentos en misiones al espacio profundo, haciendo que la exploración a largo plazo de la Luna, Marte y más allá sea más sostenible.

Sin embargo, hacer realidad este concepto plantea importantes desafíos. Un obstáculo importante es la variabilidad en la composición de los asteroides. Si bien algunos asteroides son ricos en compuestos de carbono que las bacterias pueden consumir, otros pueden carecer de los materiales necesarios, lo que dificulta garantizar un suministro constante de alimentos. Además, el tratamiento material de asteroide en los alimentos Esto requeriría construir y operar un sistema a escala industrial en el espacio. Pearce reconoció que esto no sería poca cosa y explicó que el proceso requeriría una «súper máquina» capaz de romper la roca de un asteroide y gestionar eficazmente el crecimiento bacteriano.

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Pruebe este proceso en material de asteroide es otro desafío. Actualmente, el equipo propone experimentos con meteoritos que han caído a la Tierra y que tienen una composición similar a la de muchos asteroides. Sin embargo, como señaló Pearce, «es muy caro y tenemos que destruir [the meteorites]Entonces la gente que colecciona piedras no quedó contenta cuando hicimos estas propuestas. » A pesar de estos obstáculos, los investigadores son optimistas en cuanto a que futuros desarrollos podrían perfeccionar el proceso y hacer que los alimentos derivados de asteroides sean una realidad práctica.

Perspectivas futuras para la innovación alimentaria espacial

La idea de producir. comida de un asteroide todavía está en su infancia, pero representa un nuevo enfoque audaz para resolver uno de los problemas más apremiantes de los viajes espaciales. Los investigadores ya están trabajando en formas de mejorar la eficiencia del proceso bacteriano y esperan comenzar a probar el concepto con meteoritos reales en un futuro próximo. El siguiente paso sería expandir el proceso a un nivel industrial, donde grandes cantidades de materiales de asteroides podrían transformarse en alimentos. Esto podría reducir significativamente la carga logística que supone proporcionar alimentos para misiones de larga duración a destinos como Marte.

El éxito de este concepto también podría tener implicaciones más amplias para la exploración espacial. Si los astronautas pudieran recolectar alimentos de los asteroides, se abrirían nuevas posibilidades para habitar a largo plazo en el espacio. Las misiones podrían ampliarse y la dependencia de misiones de reabastecimiento desde la Tierra podría reducirse significativamente. De acuerdo a Annemiek Waajeninvestigador en Universidad Libre de Amsterdam“Definitivamente hay potencial allí, pero sigue siendo una idea muy futurista y exploratoria. Es bueno pensar en estas cosas, pero en términos de técnica, todavía se necesita bastante desarrollo para poder utilizar estos métodos. Este sentimiento resalta el entusiasmo y los desafíos que nos esperan en la innovación alimentaria espacial.

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la perspectiva de comida de asteroides También podría proporcionar información sobre la biología temprana de la Tierra. Investigaciones anteriores han demostrado que los microbios de la Tierra pueden haber consumido material de meteoritos durante los primeros días del planeta, apoyando el desarrollo de la vida temprana. Del mismo modo, los microbios en el espacio podrían prosperar en el material de los asteroides, proporcionando una forma de crear biomasa en entornos donde la agricultura tradicional es imposible.

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Microbios encontrados vivos encerrados en roca durante 2 mil millones de años: ScienceAlert

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Microbios encontrados vivos encerrados en roca durante 2 mil millones de años: ScienceAlert

En lo más profundo, en la oscuridad, muy por debajo de la intensa actividad de la superficie, una comunidad de microbios vive su mejor vida en aislamiento.

Lo que hace que estos organismos sean increíblemente especiales es que han estado aislados durante miles de millones de años, mucho más que cualquier otra comunidad de microbios subterráneos que hayamos visto. Este descubrimiento de microbios vivos en una roca de 2 mil millones de años supera absolutamente el récord anterior de 100 millones de años.

«Así que este es un descubrimiento muy emocionante». dice el geomicrobiólogo Yohey Suzuki de la Universidad de Tokio.

Y este es un punto importante: los microbios en focos subterráneos aislados como estos tienden a evolucionar más lentamente, porque están separados de muchas de las presiones que impulsan la evolución en hábitats más poblados.

Esto significa que la comunidad microbiana puede decirnos cosas que quizás no sabíamos sobre la evolución de los microbios aquí en la Tierra. Pero también sugiere que puede haber comunidades de microbios subterráneos todavía vivos en la Tierra. Marzosobreviviendo mucho después de que el agua de la superficie se haya secado.

«No sabíamos si rocas de 2.000 millones de años eran habitables» explica suzuki.

«Al estudiar el ADN y el genoma de microbios como estos, podremos comprender la evolución de las primeras formas de vida en la Tierra».

La zanahoria en la que se encontraron los microbios. (Y.Suzuki)

La muestra de roca fue perforada a 15 metros (50 pies) bajo tierra desde una formación conocida como Complejo ígneo de Bushveld en el noreste de Sudáfrica. Esta formación es enorme, una intrusión de 66.000 kilómetros cuadrados (25.500 millas cuadradas) en la corteza terrestre que se formó hace unos 2 mil millones de años a partir del enfriamiento del magma fundido debajo de la superficie.

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Suzuki y sus colegas creían que la formación y evolución de las rocas a lo largo del tiempo probablemente promovería la habitabilidad a largo plazo de los microbios. Utilizaron el Programa Internacional de Perforación Científica Continental para extraer un núcleo de 30 centímetros de largo del complejo ígneo de Bushveld y se dedicaron a buscar signos de vida microbiana.

Primero, tuvieron que descartar que los microbios que encontraron fueran autóctonos del hábitat y no resultaran de la contaminación del proceso de extracción. Utilizaron una técnica que desarrollaron hace varios años y que implica Esterilizar el exterior de la muestra. antes de cortarlo en rodajas para examinar su contenido.

Luego usaron un tinte de cianina para teñir las rodajas. Este tinte se une al ADN, por lo que si hay ADN en la muestra, debería iluminarse como un árbol de Navidad cuando se somete a espectroscopia infrarroja. Y eso es exactamente lo que pasó.

La muestra también estaba plagada de arcilla, que llenaba las venas cerca de bolsas de roca cercanas a colonias microbianas.

El resultado de este embalaje de arcilla fue múltiple: proporcionó un recurso del que podían vivir los microbios, con materiales orgánicos e inorgánicos que podían metabolizar; y selló eficazmente la roca, impidiendo que los microbios escaparan y evitando que entrara cualquier otra cosa, incluido el fluido de perforación.

Células microbianas resaltadas con tinte verde en la muestra de roca. (Suzuki et al., Ecología microbiana2024)

La comunidad microbiana de la roca deberá analizarse con más detalle, incluido el análisis de ADN, para determinar cómo ha cambiado o no durante los 2 mil millones de años que ha estado separada del resto de la vida en la Tierra.

El equipo recuperará más muestras del Complejo Ígneo de Bushveld para ayudar a caracterizar los microbios que pueden encontrarse allí e integrarlos en la historia evolutiva de la Tierra.

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Y, por supuesto, hay implicaciones para lo que podamos encontrar fuera de la Tierra.

“Estoy muy interesado en la existencia de microbios subterráneos, no sólo en la Tierra, sino también en la posibilidad de encontrarlos en otros planetas”. suzuki dice.

«Actualmente se espera que el rover Perseverance de la NASA en Marte recupere rocas de una edad similar a las que utilizamos en este estudio. Descubrir vida microbiana en muestras de la Tierra que datan de hace 2 mil millones de años y poder confirmar con precisión su autenticidad me entusiasma Lo que está pasando ahora tal vez podamos encontrarlos en muestras de Marte.

La investigación fue publicada en Ecología microbiana.

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