¿Cómo se unió toda esta estructura? Sabemos que no sucedió todo a la vez, pero ¿cuáles fueron los diferentes capítulos en la vida de la galaxia? ¿Cuál es la línea de tiempo de la Vía Láctea?
Este ha sido objeto de una intensa investigación durante décadas, pero ahora hay nuevas herramientas en línea que ayudan a apuntar a estructuras y estrellas específicas, lo que ayuda a comprender cómo la galaxia llegó a ser lo que es hoy. En una investigación publicada recientemente, un par de astrónomos abordaron este problema y descubrió algo sorprendente: parte de la Vía Láctea es mucho más antigua de lo que se pensaba anteriormente, lo que cambia la forma en que pensamos que se construyó nuestro hogar cósmico [link to paper].
La estructura de la Vía Láctea: un disco aplanado con brazos espirales (visto de frente a la izquierda y de perfil a la derecha), con un abultamiento central, un halo y más de 150 cúmulos globulares. Se muestra la ubicación del Sol a mitad de camino.
La estructura de la Vía Láctea: un disco aplanado con brazos espirales (visto de frente a la izquierda y de perfil a la derecha), con un abultamiento central, un halo y más de 150 cúmulos globulares. Se muestra la ubicación del Sol a mitad de camino. Crédito: Izquierda: NASA/JPL-Caltech; derecha: ESA; maquetación: ESA/ATG medialab
Las principales observaciones se realizaron utilizando dos instalaciones. Uno fue Satélite Gaia de la ESA, un observatorio astronómico que examina más de mil millones de estrellas (!!) para determinar el brillo, la distancia, la posición, los colores y el movimiento de cada una. El otro es LAMOST, el telescopio espectroscópico de fibra multiobjeto de área grande Sky, un observatorio chino que toma espectros de estrellas y puede obtener su composición química. Esta última parte es fundamental: cuando el Universo era joven, casi no contenía elementos pesados como el calcio y el hierro; estos se crearon más tarde en estrellas masivas, que luego explotaron y sembraron estrellas recién formadas con estos elementos. La medición de la composición de una estrella se puede usar para determinar su edad comparándola con modelos físicos probados de cómo evolucionan las estrellas con el tiempo.
Pero no es fácil. Los procesos internos de una estrella pueden dificultar el envejecimiento e introducir mucha incertidumbre. Entonces, los astrónomos en el nuevo trabajo apuntaron a estrellas llamadas subgigantes: Los que recién empiezan a quedarse sin hidrógeno en sus núcleos para fusionarse en helio. Esta es una fase relativamente breve en la vida de una estrella y puede reducir en gran medida la incertidumbre sobre la edad.
Observaron un asombroso cuarto de millón de subgigantes en el disco de la Vía Láctea y, uniendo las edades con las distancias de las estrellas, descubrieron que el disco de la galaxia es un poco más complicado de lo que se pensaba.
Un diagrama de los discos de la Vía Láctea
La estructura de la Vía Láctea consta de una protuberancia central, un disco grande y plano (aunque distorsionado como el borde de un rotulador) y un enorme halo de estrellas que lo rodea todo. El disco en realidad tiene dos componentes (arriba a la izquierda): un disco delgado de unos 1.000 años luz de diámetro y un disco grueso de aproximadamente el doble. Foto: Stefan Payne-Wardenaar/MPIA
Sabemos que en realidad hay dos discos: un disco delgado incrustado en un disco grueso. He escrito sobre esto antes:
En realidad, hay dos discos en la galaxia: uno disco grueso y un disco delgado, con el disco delgado justo en el medio del grueso. Imagina que la galaxia es un pastel de dos capas con glaseado entre las capas. La guinda es el disco fino y el bizcocho es el grueso. Si las dos capas de esponja tienen exactamente la misma altura, entonces el plano medio galáctico cortaría horizontalmente exactamente a través del centro de la capa de hielo entre ellas. Para que os hagáis una idea de la escala, si la tarta tiene 10 cm de alto – el grosor de arriba a abajo del disco grueso – entonces a escala con la Vía Láctea la tarta en sí sería un círculo de 5 metros de diámetro [Note: We now know the disk is wider than when I first wrote this, so it would really be more like 6 meters across]! Es una tarta muy ancha y plana. La capa de glaseado en el medio que representa el disco delgado tendría unos 4 cm de grosor, ¡que es una capa gruesa de glaseado! Además, a esta escala, el Sol estaría a 1,3 metros del centro, aproximadamente a la mitad del camino desde el centro hasta el borde.
El disco delgado mide unos 1.000 años luz de arriba a abajo, y el disco grueso un poco más del doble. El disco grueso contiene las estrellas más antiguas en general y el disco delgado las más jóvenes. Durante algún tiempo se ha pensado que el disco grueso se formó hace unos 11.000 millones de años, poco menos de 3.000 millones de años después del Big Bang.
La nueva investigación muestra, sin embargo, que el disco grueso es mucho más antiguo que eso: comenzó a formarse hace 13 mil millones de años, menos de mil millones de años después del Big Bang. Es sorprendente ! Esto significa que la enorme nube de hidrógeno y helio que colapsó para formar nuestra galaxia cayó en su lugar muy rápidamente, convirtiéndose rápidamente en una estructura cohesiva. El trabajo también muestra que el proceso de formación estelar continuó durante 6.000 millones de años, mucho tiempo.
Phil Plait Bad.Astronomía 2mass Vía Láctea
Estamos dentro de la Vía Láctea, por lo que la vemos de cerca a la mitad del borde del disco. Este mapa infrarrojo del Proyecto Terrestre 2MASS muestra la luz de 500 millones de estrellas, delineando el disco y la protuberancia central de nuestra galaxia. Foto: 2MASS/IPAC/Caltech/Universidad de Massachusetts
Otra cosa muy interesante que encontraron fue que la edad del disco estaba fuertemente correlacionada con la cantidad de elementos pesados que contenía en todas partes del disco, lo que indica que el gas utilizado para hacer las estrellas estaba bastante bien mezclado durante este período. Esto, a su vez, implica que el gas era muy turbulento (la turbulencia es una forma muy eficiente de mezclar un fluido), por lo que los elementos más pesados creados en estrellas masivas y enviados al espacio cuando se convirtieron en supernova se distribuyeron uniformemente por todo el disco.
Después de que el disco se estabilizó, las colisiones de nubes de gas dentro del disco hicieron que se acercaran al plano medio galáctico, una línea horizontal imaginaria que divide la Vía Láctea y que define el norte y el sur galáctico, como el ecuador de la Tierra, formando el disco delgado. Luego, este material experimentó la formación estelar, el segundo episodio en la historia del nacimiento estelar de la galaxia. El Sol se formó a partir de este material en el disco delgado, muy cerca del plano medio galáctico, y que ahora sabemos que está a unos 55 años luz al norte de esta línea.
Entonces, si bien todo esto puede sonar un poco esotérico y técnico, recuerde que lo que estamos tratando de descubrir aquí es nada menos que cómo nos hemos convertido. El Sol se formó como resultado de esta colisión galáctica, que afectó al disco grueso y creó en parte el disco delgado, el mismo material que formó los planetas, la Tierra y usted. Me. Todos y todo lo que ves a tu alrededor.
Puedes pensar en la astronomía como cosas que suceden sobre tu cabeza, pero tu cabeza debe su existencia a lo que sucede allí arriba. Uno de los propósitos principales de la astronomía es entender cómo.
Un estudio innovador realizado por científicos de la Universidad de Nankai revela un nuevo método para sintetizar puntos cuánticos en los núcleos de las células vivas. Esta técnica, que explota los procesos naturales de la célula utilizando glutatión, allana el camino para aplicaciones avanzadas en biología sintética, incluida la producción de nanomedicinas y nanorobots, al permitir la síntesis precisa de materiales inorgánicos a nivel subcelular.
Un estudio reciente publicado en la revista revista científica nacional demuestra la síntesis de puntos cuánticos (QD) en el núcleo de las células vivas. La investigación fue realizada por el Dr. Hu Yusi, el profesor asociado Wang Zhi-Gang y el profesor Pang Dai-Wen de la Universidad de Nankai.
Durante el estudio de la síntesis de QD en células de mamíferos, se descubrió que el tratamiento con glutatión (GSH) aumentaba la capacidad reductora de la célula. Los QD generados no se distribuyeron uniformemente dentro de la celda sino que se concentraron en un área específica. A través de una serie de experimentos, se confirmó que esta área es efectivamente el núcleo celular (como se muestra en la figura). El Dr. Hu dijo: “Es realmente asombroso, casi increíble. »
Comprender los mecanismos moleculares
El Dr. Hu y su mentor, el profesor Pang, intentaron dilucidar el mecanismo molecular de la síntesis de puntos cuánticos en el núcleo celular. Se ha descubierto que el GSH desempeña un papel importante. Hay una proteína transportadora de GSH, Bcl-2, en el núcleo, que transporta GSH al núcleo en grandes cantidades, mejorando así la capacidad reductora del núcleo y promoviendo la generación de precursores de Se. Al mismo tiempo, el GSH también puede exponer los grupos tiol de las proteínas, creando condiciones favorables para la generación de precursores de cadmio. La combinación de estos factores permite en última instancia la síntesis abundante de puntos cuánticos en el núcleo celular.
De izquierda a derecha, imágenes de fluorescencia de los QD, imágenes de fluorescencia del tinte que tiñe el núcleo y la fusión de las dos. Esta figura muestra que con el tratamiento con GSH, se cultivaron QD fluorescentes en el núcleo de células vivas. Se' significa Na2SEO3; Cd' significa CdCl2. Crédito: Science China Press
El profesor Pang dijo: “Éste es un resultado apasionante; Este trabajo logra la síntesis precisa de QD en células vivas a nivel subcelular. Continuó: “La investigación en el campo de la biología sintética se centra principalmente en la síntesis de moléculas orgánicas por células vivas mediante genética inversa. Rara vez vemos síntesis celulares vivas de materiales funcionales inorgánicos. Nuestro estudio no implica modificaciones genéticas complejas; logra la síntesis objetivo de nanomateriales fluorescentes inorgánicos en orgánulos celulares simplemente regulando el contenido y la distribución de GSH en la célula. Esto aborda el déficit de la biología sintética para la síntesis de materiales inorgánicos.
Si la síntesis de materiales orgánicos en las células sigue siendo predominante en el campo de la biosíntesis, esta investigación abre sin duda el camino a la síntesis de materiales inorgánicos en la biología sintética. El profesor Pang dijo: “Cada uno de nuestros avances es un nuevo punto de partida. Estamos convencidos de que en un futuro próximo podremos utilizar la síntesis celular para producir nanomedicamentos, o incluso nanorobots en orgánulos específicos. Además, podemos transformar células en supercélulas, permitiéndoles hacer cosas inimaginables. »
Referencia: “Síntesis in situ de puntos cuánticos en el núcleo de células vivas” por Yusi Hu, Zhi-Gang Wang, Haohao Fu, Chuanzheng Zhou, Wensheng Cai, Xueguang Shao, Shu-Lin Liu y Dai-Wen Pang, 12 de enero de 2024, revista científica nacional. DOI: 10.1093/nsr/nwae021
A la vanguardia de la exploración espacial, la Estación Espacial Internacional (ISS) sirve como laboratorio en órbita alrededor de la Tierra y simboliza lo que la humanidad puede lograr cuando las naciones trabajan juntas. Una conversación reciente con la astronauta de la NASA Jessica Meir en el escenario del Tech Arena 2024 en febrero destaca las complejidades y los triunfos de la vida y el trabajo a bordo de la ISS.
El descubrimiento científico en el espacio presenta muchos desafíos. Meir dice que si bien muchos descubrimientos provienen de la investigación espacial, como cámaras de teléfonos y purificadores de aire, muchas tecnologías nuevas no están disponibles para su uso en el espacio.
“Cuando se habla de innovación, una de las cosas más difíciles de un experimento en el espacio no es el experimento en sí; es toda la logística del medio ambiente”, dijo Jessica Meir en el escenario del Tech Arena 2024.
Jessica Meir con la moderadora Linda Nyberg en el escenario de The Tech Arena 2024. Crédito de la imagen: Adrian Pehrson.
Colaboración en la ISS
La Estación Espacial Internacional es un proyecto de colaboración entre Estados Unidos, Canadá, Japón, Europa y Rusia, lo que los convierte a todos ellos en partes interesadas en el éxito de las misiones.
“En realidad, la ISS fue diseñada de una manera inteligente, lo que requiere colaboración. Así que dependemos unos de otros, lo cual es fantástico para un proyecto pacífico como este, porque realmente lo obliga a sobrevivir a pesar de lo que está sucediendo en el terreno”.
“El café de ayer se convierte en el café de hoy”
Desde una perspectiva de sostenibilidad, la ISS está un paso por delante de la vida en la Tierra gracias a su sistema sostenible de reciclaje de agua. Meir explicó que «del 85 al 90 por ciento del agua se reutiliza, incluso el sudor y la orina, toda la recoge el inodoro, y también recogemos toda la condensación de la humedad del ambiente».
Este sistema, que transforma “el café de ayer en el café de hoy”, demuestra el enfoque innovador de la estación hacia la sostenibilidad. Por supuesto, en un espacio aislado es más fácil recolectar mayores volúmenes de aguas residuales, pero esto todavía tiene aplicaciones potenciales en la Tierra, especialmente en áreas que enfrentan escasez de agua.
Jessica Meir en Tech Arena 2024.
Vida en la Luna o Marte
Crear un estilo de vida circular en la ISS es un paso hacia la vida potencial en el espacio o en otros planetas. El astronauta de la NASA le dijo a la audiencia en The Tech Arena 2024 que una de las cosas más emocionantes de sus meses en el espacio fue cultivar y cosechar lechuga con éxito. “Fue realmente agradable tener vegetales frescos allí”, dijo Jessica Meir.
La ISS no es sólo un laboratorio en órbita; es un vistazo a un futuro donde los límites de la habitación humana se extienden más allá de nuestro planeta, tal vez algún día todos seamos astronautas.
Tremendas explosiones en una galaxia cercana a la Vía Láctea vierten a su entorno material equivalente a unos 50 millones de soles. Los astrónomos han cartografiado este evento de contaminación galáctica en alta resolución, obteniendo importantes pistas sobre cómo el espacio entre galaxias se llena de elementos químicos que eventualmente se convertirán en los componentes básicos de nuevas estrellas.
Estos descubrimientos se realizaron cuando el equipo internacional estudió NGC 4383, una galaxia espiral en la constelación de Coma Berenices, utilizando un instrumento del Very Large Telescope (VLT) llamado Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE).
Situada a unos 62 millones de años luz de la Tierra, NGC 4383 forma parte del cúmulo de Virgo y está experimentando una evolución extraña y turbulenta. Esto incluye a la galaxia arrojando una corriente de gas tan grande que se extiende a lo largo de 20.000 años luz de espacio. Este chorro de gas, que contiene enormes cantidades de hidrógeno y elementos más pesados, viaja a velocidades de hasta 671.000 millas por hora. Por contexto, eso es aproximadamente 450 veces más rápido que la velocidad máxima de un avión de combate Lockheed Martin F-16.
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«Se sabe muy poco sobre la física de los flujos y sus propiedades porque son muy difíciles de detectar», afirmó Adam Watts, líder del equipo e investigador de la Universidad de Australia Occidental. declaración. «El gas expulsado es bastante rico en elementos pesados, lo que nos da una visión única del complejo proceso de mezcla de hidrógeno y metales en el gas saliente».
Watts explicó que en el flujo de gas de NGC 4383, él y su equipo detectaron oxígeno, nitrógeno, azufre y muchos otros elementos químicos.
Gas que fluye desde la galaxia NGC 4383 visto por el VLT. (Crédito de la imagen: ESO/A. Watts et al.)
En resumen, estas salidas son de vital importancia para la evolución del cosmos. Los elementos que proyecten en el espacio intergaláctico se convertirán en los componentes básicos de la próxima generación de estrellas, planetas y lunas, y tal vez incluso en la base de los seres vivos que algún día habitarán estos mundos.
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El equipo cree que la enorme fuga de gas de esta galaxia relativamente cercana es el resultado de poderosas explosiones estelares en el corazón de NGC 4383. De hecho, esta región se encuentra en medio de un intenso estallido de formación estelar. Las estrellas más masivas creadas durante esta explosión pierden masa a lo largo de su vida debido a los poderosos vientos estelares. Después de millones de años, estrellas como estas mueren en violentas explosiones de supernovas.
Los vientos estelares y las explosiones de supernova expulsan gas y polvo de una galaxia, agotando sus reservas de gas. Dado que este depósito proporciona los componentes básicos para nuevas estrellas, este agotamiento tiene el efecto de ralentizar (y posiblemente detener) la formación de estrellas en las galaxias que experimentan este fenómeno.
En la imagen VLT/MUSE de las fuentes galácticas de NGC 4383, este flujo de material puede verse como filamentos de color rojo brillante que brotan del cuerpo central principal de la galaxia.
Los hallazgos del equipo representan los primeros resultados de la investigación de MUSE y ALMA que revela el entorno de Virgo (MAUVE).
«Diseñamos MAUVE para estudiar cómo los procesos físicos, como las salidas de gas, ayudan a detener la formación de estrellas en las galaxias. NGC 4383 fue nuestro primer objetivo, porque sospechábamos que estaba sucediendo algo muy interesante, pero los datos superaron todas nuestras expectativas», concluyó Catinella. «Esperamos que en el futuro las observaciones de MAUVE revelen con exquisito detalle la importancia de las salidas de gas en el universo local».
