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Los datos del Hubble muestran que ‘algo extraño’ está pasando

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Los datos del Hubble muestran que ‘algo extraño’ está pasando

Una representación de la evolución del universo durante 13,77 mil millones de años. El extremo izquierdo representa el momento más temprano que ahora podemos comprender, cuando un período de «inflación» produjo un crecimiento exponencial en el universo. (El tamaño está representado por la extensión vertical de la cuadrícula en este gráfico). Durante los siguientes mil millones de años, la expansión del universo se desaceleró gradualmente a medida que la materia del universo se atraía entre sí por la gravedad. Más recientemente, la expansión ha comenzado a acelerarse nuevamente a medida que los efectos repulsivos de la energía oscura dominan la expansión del universo. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA

Tres décadas de observaciones de telescopios espaciales convergen en un valor preciso de la constante de Hubble

La historia de la ciencia recordará que la búsqueda de la tasa de expansión del universo fue el gran Santo Grial de la cosmología del siglo XX. Sin ninguna evidencia observacional de la expansión, contracción o quietud del espacio, no tendríamos idea de cuándo el universo iba o venía. Además, tampoco tendríamos idea de cuántos años tiene, o de hecho, si el universo fuera eterno.

El primer acto de esta revelación se produjo cuando, hace un siglo, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble descubrió una miríada de galaxias fuera de nuestra galaxia natal, la[{» attribute=»»>Milky Way. And, the galaxies weren’t standing still. Hubble found that the farther a galaxy is, the faster it appears to be moving away from us. This could be interpreted as the uniform expansion of space. Hubble even said that he studied the galaxies simply as “markers of space.” However, he was never fully convinced of the idea of a uniformly expanding universe. He suspected his measurements might be evidence of something else more oddball going on in the universe.

“You are getting the most precise measure of the expansion rate for the universe from the gold standard of telescopes and cosmic mile markers.” — Nobel Laureate Adam Riess

For decades after Hubble, astronomers have toiled to nail down the expansion rate that would yield a true age for the universe. This required building a string of cosmic distance ladders assembled from sources that astronomers have a reasonable confidence in their intrinsic brightness. The brightest, and therefore farthest detectable milepost markers are Type Ia supernovae.

When the Hubble Space Telescope was launched in 1990 the universe’s expansion rate was so uncertain that its age might only be 8 billion years or as great as 20 billion years.

After 30 years of meticulous work using the Hubble telescope’s extraordinary observing power, numerous teams of astronomers have narrowed the expansion rate to a precision of just over 1%. This can be used to predict that the universe will double in size in 10 billion years.

The measurement is about eight times more precise than Hubble’s expected capability. But it’s become more than just refining a number to cosmologists. In the interim the mystery of dark energy pushing the universe apart was discovered. To compound things even further, the present expansion rate is different than it is expected to be as the universe appeared shortly after the big bang.

You think this would frustrate astronomers, but instead it opens the door to discovering new physics, and confronting unanticipated questions about the underlying workings of the universe. And, finally, reminding us that we have a lot more to learn among the stars.

Hubble Space Telescope Galaxy Collection

This collection of 36 images from NASA’s Hubble Space Telescope features galaxies that are all hosts to both Cepheid variables and supernovae. These two celestial phenomena are both crucial tools used by astronomers to determine astronomical distance, and have been used to refine our measurement of the Hubble constant, the expansion rate of the universe.
The galaxies shown in this photo (from top row, left to bottom row, right) are: NGC 7541, NGC 3021, NGC 5643, NGC 3254, NGC 3147, NGC 105, NGC 2608, NGC 3583, NGC 3147, Mrk 1337, NGC 5861, NGC 2525, NGC 1015, UGC 9391, NGC 691, NGC 7678, NGC 2442, NGC 5468, NGC 5917, NGC 4639, NGC 3972, The Antennae Galaxies, NGC 5584, M106, NGC 7250, NGC 3370, NGC 5728, NGC 4424, NGC 1559, NGC 3982, NGC 1448, NGC 4680, M101, NGC 1365, NGC 7329, and NGC 3447.
Credit: NASA, ESA, Adam G. Riess (STScI, JHU)

Hubble Reaches New Milestone in Mystery of Universe’s Expansion Rate

NASA’s Hubble Space Telescope has completed a nearly 30-year marathon by calibrating more than 40 “milepost markers” of space and time to let scientists precisely calculate the expansion rate of the cosmos — a mission with a plot twist.

Pursuit of the universe’s expansion rate began in the 1920s with measurements by astronomers Edwin P. Hubble and Georges Lemaître. In 1998, this led to the discovery of “dark energy,” a mysterious repulsive force accelerating the universe’s expansion. In recent years, thanks to data from Hubble and other telescopes, astronomers found another strange twist: a discrepancy between the expansion rate as measured in the local universe compared to independent observations from right after the big bang, which predict a different expansion value.

The cause of this discrepancy remains a mystery. But Hubble data, encompassing a variety of cosmic objects that serve as distance markers, support the idea that something weird is going on, possibly involving brand new physics.

“You are getting the most precise measure of the expansion rate for the universe from the gold standard of telescopes and cosmic mile markers,” said Nobel Laureate Adam Riess of the Space Telescope Science Institute (STScI) and the Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland.

Riess leads a scientific collaboration investigating the universe’s expansion rate called SHOES, which stands for Supernova, H0, for the Equation of State of Dark Energy. “This is what the Hubble Space Telescope was built to do, using the best techniques we know to do it. This is likely Hubble’s magnum opus, because it would take another 30 years of Hubble’s life to even double this sample size,” Riess said.

Riess’s team’s paper, to be published in the Special Focus issue of The Astrophysical Journal reports on completing the biggest and likely last major update on the Hubble constant. The new results more than double the prior sample of cosmic distance markers. His team also reanalyzed all of the prior data, with the whole dataset now including over 1,000 Hubble orbits.

When NASA conceived of a large space telescope in the 1970s, one of the primary justifications for the expense and extraordinary technical effort was to be able to resolve Cepheids, stars that brighten and dim periodically, seen inside our Milky Way and external galaxies. Cepheids have long been the gold standard of cosmic mile markers since their utility was discovered by astronomer Henrietta Swan Leavitt in 1912. To calculate much greater distances, astronomers use exploding stars called Type Ia supernovae.

Combined, these objects built a “cosmic distance ladder” across the universe and are essential to measuring the expansion rate of the universe, called the Hubble constant after Edwin Hubble. That value is critical to estimating the age of the universe and provides a basic test of our understanding of the universe.

Starting right after Hubble’s launch in 1990, the first set of observations of Cepheid stars to refine the Hubble constant was undertaken by two teams: the HST Key Project led by Wendy Freedman, Robert Kennicutt and Jeremy Mould, Marc Aaronson and another by Allan Sandage and collaborators, that used Cepheids as milepost markers to refine the distance measurement to nearby galaxies. By the early 2000s the teams declared “mission accomplished” by reaching an accuracy of 10 percent for the Hubble constant, 72 plus or minus 8 kilometers per second per megaparsec.

In 2005 and again in 2009, the addition of powerful new cameras onboard the Hubble telescope launched “Generation 2” of the Hubble constant research as teams set out to refine the value to an accuracy of just one percent. This was inaugurated by the SHOES program. Several teams of astronomers using Hubble, including SHOES, have converged on a Hubble constant value of 73 plus or minus 1 kilometer per second per megaparsec. While other approaches have been used to investigate the Hubble constant question, different teams have come up with values close to the same number.

The SHOES team includes long-time leaders Dr. Wenlong Yuan of Johns Hopkins University, Dr. Lucas Macri of Texas A&M University, Dr. Stefano Casertano of STScI and Dr. Dan Scolnic of Duke University. The project was designed to bracket the universe by matching the precision of the Hubble constant inferred from studying the cosmic microwave background radiation leftover from the dawn of the universe.

“The Hubble constant is a very special number. It can be used to thread a needle from the past to the present for an end-to-end test of our understanding of the universe. This took a phenomenal amount of detailed work,” said Dr. Licia Verde, a cosmologist at ICREA and the ICC-University of Barcelona, speaking about the SHOES team’s work.

The team measured 42 of the supernova milepost markers with Hubble. Because they are seen exploding at a rate of about one per year, Hubble has, for all practical purposes, logged as many supernovae as possible for measuring the universe’s expansion. Riess said, “We have a complete sample of all the supernovae accessible to the Hubble telescope seen in the last 40 years.” Like the lyrics from the song “Kansas City,” from the Broadway musical Oklahoma, Hubble has “gone about as fur as it c’n go!”

Weird Physics?

The expansion rate of the universe was predicted to be slower than what Hubble actually sees. By combining the Standard Cosmological Model of the Universe and measurements by the European Space Agency’s Planck mission (which observed the relic cosmic microwave background from 13.8 billion years ago), astronomers predict a lower value for the Hubble constant: 67.5 plus or minus 0.5 kilometers per second per megaparsec, compared to the SHOES team’s estimate of 73. 

Given the large Hubble sample size, there is only a one-in-a-million chance astronomers are wrong due to an unlucky draw, said Riess, a common threshold for taking a problem seriously in physics. This finding is untangling what was becoming a nice and tidy picture of the universe’s dynamical evolution. Astronomers are at a loss for an explanation of the disconnect between the expansion rate of the local universe versus the primeval universe, but the answer might involve additional physics of the universe.

Such confounding findings have made life more exciting for cosmologists like Riess. Thirty years ago they started out to measure the Hubble constant to benchmark the universe, but now it has become something even more interesting. “Actually, I don’t care what the expansion value is specifically, but I like to use it to learn about the universe,” Riess added.

NASA’s new Webb Space Telescope will extend on Hubble’s work by showing these cosmic milepost markers at greater distances or sharper resolution than what Hubble can see.

Reference: “A Comprehensive Measurement of the Local Value of the Hubble Constant with 1 km/s/Mpc Uncertainty from the Hubble Space Telescope and the SH0ES Team” by Adam G. Riess, Wenlong Yuan, Lucas M. Macri, Dan Scolnic, Dillon Brout, Stefano Casertano, David O. Jones, Yukei Murakami, Louise Breuval, Thomas G. Brink, Alexei V. Filippenko, Samantha Hoffmann, Saurabh W. Jha, W. D’arcy Kenworthy, John Mackenty, Benjamin E. Stahl and Weikang Zheng, Accepted, The Astrophysical Journal.
arXiv:2112.04510

The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between NASA and ESA (European Space Agency). NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, manages the telescope. The Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, conducts Hubble science operations. STScI is operated for NASA by the Association of Universities for Research in Astronomy in Washington, D.C.

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SpaceX lanza 23 satélites Starlink desde Florida (fotos)

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SpaceX lanza 23 satélites Starlink desde Florida (fotos)

SpaceX envió otro lote de sus satélites de Internet Starlink al cielo hoy (23 de abril).

Un cohete Falcon 9 coronado por 23 naves espaciales Starlink despegó hoy de la estación espacial de Cabo Cañaveral en Florida a las 6:17 p.m.EDT (22:17 GMT).

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“Verdaderamente asombroso”: ¡puntos cuánticos sintetizados con éxito dentro de células vivas!

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“Verdaderamente asombroso”: ¡puntos cuánticos sintetizados con éxito dentro de células vivas!

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.

La biosíntesis de puntos cuánticos en el núcleo de las células vivas.

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.

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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

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Cómo la innovación espacial está llegando a la Tierra: explicada por la astronauta de la NASA Jessica Meir

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Cómo la innovación espacial está llegando a la Tierra: explicada por la astronauta de la NASA Jessica Meir

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».

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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.

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