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Los astrofísicos crean simulaciones de ‘máquina del tiempo’ para observar el ciclo de vida de las ciudades en galaxias antiguas

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Los científicos están creando simulaciones de «máquinas del tiempo» que estudian el ciclo de vida de las ciudades en las galaxias ancestrales.

Muchos procesos en astrofísica toman mucho tiempo, lo que hace que su evolución sea difícil de estudiar. Por ejemplo, una estrella como nuestro sol tiene una vida útil de unos 10 000 millones de años, y las galaxias evolucionan a lo largo de miles de millones de años.

Una forma en que los astrofísicos pueden lidiar con esto es mirar diferentes objetos para compararlos en diferentes etapas de evolución. También pueden mirar objetos distantes para mirar hacia atrás en el tiempo de manera efectiva, debido al tiempo que tarda la luz en viajar para llegar a nuestros telescopios. Por ejemplo, si miramos un objeto a 10 mil millones de años luz de distancia, lo vemos como era hace 10 mil millones de años.

Ahora, por primera vez, los investigadores han creado simulaciones que recrean directamente el ciclo de vida completo de algunas de las colecciones más grandes de galaxias observadas en el universo distante hace 11 mil millones de años, informa un nuevo estudio publicado el 2 de junio de 2022 en la revisión. astronomía natural.

Las simulaciones cosmológicas son cruciales para estudiar cómo el universo adquirió la forma que tiene hoy, pero muchas no suelen coincidir con lo que los astrónomos observan a través de los telescopios. La mayoría están diseñados para coincidir con el universo real solo en un sentido estadístico. Las simulaciones cosmológicas restringidas, por otro lado, están diseñadas para reproducir directamente las estructuras que realmente observamos en el universo. Sin embargo, la mayoría de las simulaciones de este tipo existentes se han aplicado a nuestro universo local, es decir cercano a la Tierra, pero nunca para observaciones del universo lejano.

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Un equipo de investigadores, dirigido por el investigador del proyecto Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe y el primer autor Metin Ata y el profesor asistente del proyecto Khee-Gan Lee, observaron estructuras distantes como protocúmulos de galaxias masivas, que son los ancestros del el actual. cúmulos de galaxias antes de que puedan agruparse bajo su propia gravedad. Descubrieron que los estudios actuales de protocúmulos remotos a veces se simplificaron demasiado, lo que significa que se realizaron con modelos simples y no con simulaciones.

Capturas de pantalla de la simulación de la máquina del tiempo

Capturas de pantalla de la simulación muestran (arriba) la distribución de materia correspondiente a la distribución observada de galaxias en un tiempo de viaje de la luz de 11 mil millones de años (cuando el Universo tenía solo 2,76 mil millones de años o el 20% de su edad actual), y ( abajo) la distribución de la materia en la misma región después de 11 mil millones de años luz o correspondiente a nuestro tiempo actual. Crédito: Ata et al.

«Queríamos tratar de desarrollar una simulación completa del universo distante real para ver cómo comenzaron y terminaron las estructuras», dijo Ata.

Su resultado fue COSTCO (simulaciones COnstrained del campo COsmos).

Lee dijo que desarrollar la simulación fue muy parecido a construir una máquina del tiempo. Debido a que la luz del universo distante solo está llegando a la Tierra ahora, las galaxias que los telescopios observan hoy son una instantánea del pasado.

“Es como encontrar una vieja foto en blanco y negro de tu abuelo y crear un video de su vida”, dijo.

En este sentido, los investigadores tomaron instantáneas de las galaxias abuelas «jóvenes» en el universo y luego avanzaron rápidamente su edad para estudiar cómo se formarían los cúmulos de galaxias.

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La luz de las galaxias utilizada por los investigadores viajó una distancia de 11 mil millones de años luz para llegar a nosotros.

La parte más difícil fue tener en cuenta el entorno a gran escala.

«Eso es algo muy importante para el destino de estas estructuras, ya sea que estén aisladas o asociadas con una estructura más grande. Si ignoras el entorno, obtienes respuestas completamente diferentes. Pudimos dar cuenta del entorno a gran escala de manera consistente porque tenemos una simulación completa, y es por eso que nuestra predicción es más estable”, dijo Ata.

Otra razón importante por la que los investigadores crearon estas simulaciones fue para probar el modelo estándar de cosmología, que se utiliza para describir la física del universo. Al predecir la masa final y la distribución de las estructuras en un espacio determinado, los investigadores podrían revelar discrepancias no detectadas previamente en nuestra comprensión actual del universo.

Usando sus simulaciones, los investigadores pudieron encontrar evidencia de tres protocúmulos de galaxias publicados previamente y desfavorecer una estructura. Además de esto, pudieron identificar otras cinco estructuras que se formaron regularmente en sus simulaciones. Esto incluye el protosupercúmulo Hyperion, el protosupercúmulo más grande y antiguo que se conoce hoy en día, que tiene 5.000 veces la masa de nuestro[{» attribute=»»>Milky Way galaxy, which the researchers found out it will collapse into a large 300 million light year filament.

Their work is already being applied to other projects including those to study the cosmological environment of galaxies, and absorption lines of distant quasars to name a few.

Details of their study were published in Nature Astronomy on June 2.

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Reference: “Predicted future fate of COSMOS galaxy protoclusters over 11 Gyr with constrained simulations” by Metin Ata, Khee-Gan Lee, Claudio Dalla Vecchia, Francisco-Shu Kitaura, Olga Cucciati, Brian C. Lemaux, Daichi Kashino and Thomas Müller, 2 June 2022, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01693-0

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Potentes pulsos de radio de las profundidades del cosmos sondean la materia oculta alrededor de las galaxias

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El concepto de este artista muestra ráfagas de radio distantes y rápidas que perforan los halos gaseosos alrededor de las galaxias en el universo local. Se representan ráfagas de radio que viajan desde el cosmos distante, a través de halos galácticos y, finalmente, alcanzan telescopios en la Tierra. Las protuberancias visibles en dos de las líneas representan las propias ráfagas de radio a medida que viajan hacia la Tierra. Crédito: Cortesía de Charles Carter

Según un nuevo estudio publicado el mes pasado en la revista astronomía natural.

así llamado ráfagas de radio rápidas, o FRB, son pulsos de ondas de radio que normalmente se originan a millones o miles de millones de años luz de distancia. (Las ondas de radio son radiación electromagnética como la luz que vemos con nuestros ojos, pero tienen longitudes de onda más largas y frecuencias más bajas). El primer FRB se descubrió en 2007 y, desde entonces, se han detectado cientos más. En 2020, el instrumento STARE2 (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2) de Caltech y el CHIME (Experimento canadiense de mapeo de intensidad de hidrógeno) de Canadá detectó un FRB masivo que se disparó en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Estos hallazgos anteriores ayudaron a confirmar la teoría de que los eventos energéticos probablemente se originan en estrellas magnetizadas muertas llamadas magnetares.

A medida que llegan más FRB, los científicos ahora están investigando cómo pueden usarse para estudiar el gas que se encuentra entre nosotros y las ráfagas. Específicamente, les gustaría usar FRB para sondear los halos de gas difuso que rodean las galaxias. A medida que los pulsos de radio viajan hacia la Tierra, el gas que envuelve las galaxias debería reducir la velocidad de las ondas y dispersar las frecuencias de radio. En el nuevo estudio, el equipo de investigación examinó una muestra de 474 FRB distantes detectados por CHIME, que ha descubierto la mayor cantidad de FRB hasta la fecha. Demostraron que el subconjunto de dos docenas de FRB que cruzaron los halos galácticos se ralentizaron más que los FRB que no cruzaron.

«Nuestro estudio muestra que los FRB pueden actuar como brochetas de toda la materia entre nuestros radiotelescopios y la fuente de las ondas de radio», dice el autor principal Liam Connor, investigador asociado postdoctoral en astronomía de Tolman, que trabaja con el profesor asistente d astrónomo y co- autor del estudio, Vikram Ravi.

«Utilizamos ráfagas de radio rápidas para hacer brillar una luz a través de los halos de galaxias cerca del[{» attribute=»»>Milky Way and measure their hidden material,” Connor says.

The study also reports finding more matter around the galaxies than expected. Specifically, about twice as much gas was found as theoretical models predicted.

All galaxies are surrounded and fed by massive pools of gas out of which they were born. However, the gas is very thin and hard to detect. “These gaseous reservoirs are enormous. If the human eye could see the spherical halo that surrounds the nearby Andromeda galaxy, the halo would appear one thousand times larger than the moon in area,” Connor says.

Researchers have developed different techniques to study these hidden halos. For example, Caltech professor of physics Christopher Martin and his team developed an instrument at the W. M. Keck Observatory called the Keck Cosmic Webb Imager (KCWI) that can probe the filaments of gas that stream into galaxies from the halos.

This new FRB method allows astronomers to measure the total amount of material in the halos. This can be used to help piece together a picture of how galaxies grow and evolve over cosmic time.

“This is just the start,” says Ravi. “As we discover more FRBs, our techniques can be applied to study individual halos of different sizes and in different environments, addressing the unsolved problem of how matter is distributed in the universe.”

In the future, the FRB discoveries are expected to continue streaming in. Caltech’s 110-dish Deep Synoptic Array, or DSA-110, has already detected several FRBs and identified their host galaxies. Funded by the National Science Foundation (NSF), this project is located at Caltech’s Owen Valley Radio Observatory near Bishop, California. In the coming years, Caltech researchers have plans to build an even bigger array, the DSA-2000, which will include 2,000 dishes and be the most powerful radio observatory ever built. The DSA-2000, currently being designed with funding from Schmidt Futures and the NSF, will detect and identify the source of thousands of FRBs per year.

Reference: “The observed impact of galaxy halo gas on fast radio bursts” by Liam Connor and Vikram Ravi, 4 July 2022, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01719-7

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Horoscopo

La Tierra ha tenido el día más corto desde la invención del reloj atómico

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Los científicos han registrado el día más corto en la Tierra desde la invención del reloj atómico.

Una rotación es el tiempo que tarda la Tierra en girar una vez sobre su eje, aproximadamente 84.600 segundos.

El récord anterior se registró el 19 de julio de 2020, cuando el día fue 1,47 milisegundos más lento de lo normal.

El reloj atómico es una unidad de medida estandarizada utilizada desde la década de 1950 para dar la hora y medir la rotación de la Tierra, dijo Dennis McCarthy, director jubilado de tiempo en el Observatorio Naval de EE. UU.

Aunque el 29 de junio rompió el récord del día más corto en la historia moderna, ha habido días mucho más cortos en la Tierra, dijo.

Cuando los dinosaurios todavía vagaban por el planeta hace 70 millones de años, un solo día en la Tierra duraba alrededor de 23,5 horas, según un estudio de 2020 publicado en Paleooceanografía y paleoclimatología.
Desde 1820, los científicos han documentado la desaceleración de la rotación de la Tierra, según la nasa. En los últimos años, comenzó a acelerarse, dijo McCarthy.

¿Por qué aumenta la velocidad?

Los investigadores no tienen una respuesta definitiva sobre cómo o por qué la Tierra está girando un poco más rápido, pero puede deberse al ajuste isostático de los glaciares o al movimiento de la tierra por el derretimiento de los glaciares, dijo McCarthy.

La Tierra es un poco más ancha que alta, lo que la convierte en un esferoide achatado, dijo. Los glaciares en los polos presionan la corteza terrestre en los polos norte y sur, dijo McCarthy.

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Dado que los polos se están derritiendo debido a la crisis climática, hay menos presión en la parte superior e inferior del planeta, lo que mueve la corteza hacia arriba y hace que la Tierra sea más redonda, dijo. La forma circular ayuda a que el planeta gire más rápido, dijo McCarthy.

Es el mismo fenómeno que usan los patinadores artísticos para aumentar y disminuir su velocidad, dijo.

Cuando los patinadores alejan los brazos de sus cuerpos mientras giran, necesitan más fuerza para girar, dijo. Cuando acercan sus brazos a su cuerpo, su velocidad aumenta porque su masa corporal está más cerca de su centro de gravedad, dijo McCarthy.

A medida que la Tierra se redondea, su masa se acerca a su centro, lo que aumenta su velocidad de rotación, dijo.

Algunos han sugerido una correlación con el bamboleo de Chandler, dijo McCarthy. El eje sobre el que gira nuestro planeta no está alineado con su eje de simetría, una línea vertical invisible que divide la Tierra en dos mitades iguales.

Esto crea un ligero tambaleo a medida que la Tierra gira, similar a cómo se tambalea una pelota de fútbol cuando se lanza, dijo.

Cuando un jugador lanza una pelota de fútbol, ​​se tambalea ligeramente mientras gira porque a menudo no gira alrededor del eje de simetría, dijo.

«Si eres muy buen pasador en el fútbol, ​​alineas el eje de rotación con el eje de simetría en el fútbol. y no titubea”, dijo McCarthy.

Sin embargo, McCarthy dijo que la oscilación de Chandler probablemente no afecta la velocidad de rotación de la Tierra porque la oscilación se debe a la forma del planeta. Si la forma del planeta cambia, cambia la frecuencia de la oscilación, no su frecuencia de rotación, dijo.

El asteroide cercano a la Tierra tiene una superficie similar a un divertido pozo de bolas de plástico.

Eliminar un segundo bisiesto

Desde que los investigadores comenzaron a medir la velocidad de rotación de la Tierra usando relojes atómicos, la Tierra ha disminuido su velocidad de rotación, dijo McCarthy.

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“Nuestra existencia cotidiana ni siquiera reconoce ese milisegundo”, dijo McCarthy. «Pero si esas cosas se suman, podría cambiar la velocidad a la que insertamos un segundo bisiesto».

En los casos en que los milisegundos se acumulan con el tiempo, la comunidad científica ha agregado un segundo bisiesto al reloj para ralentizar nuestro tiempo para que coincida con el de la Tierra, dijo. Se han agregado 27 segundos bisiestos desde 1972, según EarthSky.

Debido a que la Tierra ahora gira más rápido, se debe eliminar un segundo bisiesto para alcanzar la velocidad de rotación creciente de la Tierra, dijo McCarthy.

Si el planeta continúa con esta tendencia de rotación, la eliminación del segundo bisiesto probablemente no tendría que ocurrir hasta dentro de tres o cuatro años, dijo.

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La artista Paris Woodhull abrirá un estudio y espacio comercial en la cuadra 100 de Gay Street

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Paris Woodhull, 121 South Gay Street, futuro hogar de Paris Woodhull Illustrations, Knoxville, agosto de 2022

Artista local, figura del centro desde hace mucho tiempo y amiga de muchos, Paris Woodhull está dando un paso adelante en su carrera. Ella abrirá un espacio en 121 South Gay Street. El espacio, que recientemente incluyó Painting with a Twist, contará con un estudio en la parte trasera y un espacio comercial en el frente.

La última vez que hablé con Paris, ella estaba terminando su colorido mural en Strong Alley. Si bien Paris crea una variedad de tamaños y tipos de arte, su trayectoria ha ido desde piezas pequeñas hasta murales mucho más grandes. En todo momento, mantuvo un hilo común de producir bienes con su arte. Con el nuevo espacio, no solo podrá producir su arte de manera más eficiente, sino que también podrá vender directamente al público en persona.

Paris Woodhull, Dogwood Arts Festival, World’s Fair Performance Lawn, Knoxville, abril de 2022

Ella me dijo: “Los murales nunca desaparecerán. Siempre será parte de mi negocio. Gran parte es mayorista y minorista. Produce camisetas con su arte y dijo: «Yo misma serigrafío todas mis camisetas». La primavera pasada, cuando vio abrirse el espacio actual, supo que sería la oportunidad perfecta para comprar e instalar los grandes equipos que le permitirán hacer su trabajo de manera más eficiente. Esto también le permitirá tomar comandos de impresión de pantalla de otras personas.

La mayor parte del nuevo espacio se dedicará a maquinaria y producción de grabados y serigrafías. También habrá un pequeño estudio reservado para que él pinte. Dijo que quería que la gente pudiera entrar en ese espacio y observar y aprender el proceso que les da su arte o su mercancía. Ella dijo que podría ofrecer clases más pequeñas en el futuro.

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Paris Woodhull trabajando en su nuevo mural, Strong Alley, Knoxville, noviembre de 2021

El espacio frontal incluirá la venta al por menor de los productos que crean. Muchos de estos productos están actualmente disponible en su sitio web. Se incluyen camisetas impresas, adornos, tarjetas, calcomanías, paños de cocina y más. Los temas locales a menudo se incluyen, con sus mapas caprichosos de diferentes secciones de Knoxville, un favorito desde hace mucho tiempo. Espere verlos a todos en la nueva tienda, que incluirá estantes de exhibición construidos por su madre.

“Estoy súper emocionado por esta expansión. Creo que es un paso natural para mí. Dijo que una buena parte de su negocio está fuera del estado y en línea. También ha trabajado con centros de acogida. “Cuando hago diseño de productos personalizados, nunca he podido hacer ninguna parte del producto internamente porque no tenía el equipo. Estoy encantada de poder ayudar a mis clientes de principio a fin. Podemos diseñar una camiseta e imprimirla para ellos.

Dijo que las serigrafías de Knoxville están agotadas. Esto le permite controlar el flujo. Ella dijo que está usada Impresión antidisturbios durante años y han sido muy útiles para ayudarlo a rastrear equipos que pueden ser difíciles de obtener con los problemas actuales de la cadena de suministro. Cuando todo esté en su sitio, contará con una prensa de seis colores, un secador de cinta, un secador flash y una cabina de lavado.

121 South Gay Street, futuro hogar de Paris Woodhull Illustrations, Knoxville, agosto de 2022

Tiene un asistente de estudio y, una vez entrenada en el nuevo equipo, Paris espera poder dedicar más tiempo al final creativo. “Estoy súper emocionado de estar aquí. Siento que esta sección se convierte en la sección Maker con Jacks, Rala y Honeymouth. Ella seguirá teniendo productos en Rala.

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Espere que la tienda abra el primer viernes 2 de septiembre. Ella espera que la tienda esté abierta los miércoles y jueves de 11 a. m. a 5 p. m., viernes y sábado de 11 a. m. a 6 p. m. y domingo al mediodía. a las 5 pm.

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