Esta imagen de un video proporcionado por la Organización de Investigación Espacial de la India muestra la superficie de la luna mientras la nave espacial Chandrayaan-3 se prepara para aterrizar el miércoles 23 de agosto de 2023. India se convirtió en el primer país en aterrizar una nave espacial cerca del polo sur de la luna. . que los científicos creen que podría contener reservas vitales de agua congelada. (ISRO vía AP)

(NewsNation) — En agosto, India se convirtió en el primer país en aterrizar cerca del polo sur de la Luna. Ahora, un destacado científico chino dice que aterrizaron lejos del polo sur lunar.

Ouyang Ziyuan, a menudo llamado el padre del programa lunar de China, dijo al periódico chino «Science Times» que el módulo de aterrizaje indio Chandrayaan-3 Vikram está lejos del polo sur lunar, a 69 grados de latitud sur, cuando el polo sur de la luna está entre 88,5 y 90 grados de latitud.

«¡Es falso!» dijo. «El lugar de aterrizaje de Chandrayaan-3 no está en el polo sur lunar, ni en la región del polo sur lunar, ni cerca de la región del polo sur lunar».

En la Tierra, 69 grados al sur estarían dentro del Círculo Antártico, pero el equivalente lunar está mucho más cerca del polo. Según Ziyuan, el Chandrayaan-3 estaba a 619 kilómetros (385 millas) de la región polar.

El «Global Times» del Partido Comunista citó a Pang Zhihao, un experto espacial radicado en Beijing, diciendo que China tiene tecnología mucho mejor, según Tiempo.

El programa espacial de China «ha sido capaz de enviar orbitadores y módulos de aterrizaje directamente a la órbita de transferencia Tierra-Luna desde el lanzamiento de Chang’e-2 en 2010, una maniobra que India aún debe lograr dada la capacidad limitada de sus lanzadores». según el informe. » dijo la publicación. «El motor utilizado por China también es mucho más avanzado».

ISRO nunca afirmó haber aterrizado en el Polo Sur, publicación técnica IFLScience simplemente dice que aterrizaron más cerca del Polo Sur que cualquier otro país.

Aun así, el aterrizaje de Chandrayaan-3 fue importante para los científicos, quienes creen que este territorio inexplorado podría contener reservas de agua congelada y materiales valiosos que podrían ayudar en futuras misiones.

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.

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.

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

Los investigadores han desarrollado un material ligero pero resistente combinando dos ingredientes inesperados: ADN y vidrio.

Trabajar en en la nanoescala proporciona a los científicos una comprensión profunda y precisión en la fabricación y el análisis de materiales. En la producción a gran escala, e incluso en entornos naturales, muchos materiales son susceptibles a defectos y contaminantes que podrían comprometer su compleja arquitectura. Estas vulnerabilidades pueden provocar que se fracturen bajo presión. Esto es particularmente evidente en la mayoría de los tipos de vidrio, lo que le otorga la reputación de ser un material frágil.

Científicos de la Universidad de Columbia, la Universidad de Connecticut y el Laboratorio Nacional Brookhaven del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han fabricado con éxito una forma pura de vidrio y han recubierto piezas especializadas con él. ADN con esto para crear un material que no sólo era más fuerte que el acero, sino también increíblemente liviano. Los materiales con ambas cualidades son raros y una mayor investigación podría conducir a nuevas aplicaciones en ingeniería y defensa. Los resultados fueron publicados en la revista. Estetodos A.informes ciencias fisicas.

ADN: los componentes básicos de la vida y mucho más

En los seres vivos, desoxirribonucleico. ácido, más comúnmente conocido como ADN, contiene información biológica que indica a las células de los organismos cómo formarse, crecer y reproducirse. El material del que está hecho el ADN se conoce como polímero, una clase de materiales fuertes y elásticos que incluye el plástico y el caucho. Su resistencia y simplicidad han intrigado a los científicos de materiales e inspirado muchos experimentos interesantes. Oleg Gang, científico de materiales en el Centro de Nanomateriales Funcionales (CFN), una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE en Brookhaven Lab, y profesor de Universidad de Colombia, lleva años explotando las propiedades únicas del ADN para la síntesis de materiales, lo que ha dado lugar a numerosos descubrimientos. Esta nueva tecnología ha inspirado una variedad de aplicaciones innovadoras, desde la administración de medicamentos hasta la electrónica.

Oleg Gang, en la foto de atrás, y Aaron Michelson utilizan los recursos especializados de CFN para medir la sorprendente resistencia de esta nueva estructura material. Crédito: Laboratorio Nacional de Brookhaven

Gang había trabajado previamente con el autor principal del artículo, Aaron Michelson, investigador postdoctoral en Brookhaven, en un experimento que utiliza estructuras de ADN para construir un marco sólido para nuevos materiales. Las moléculas de ADN se comportan de una manera interesante. Los nucleótidos individuales, las unidades básicas de los ácidos nucleicos como el ADN y ARN, dictan la conexión entre secuencias complementarias. La forma precisa en que se unen entre sí permite a los científicos desarrollar métodos para doblar el ADN en formas específicas llamadas «origami», que llevan el nombre del arte japonés de doblar papel. Estas formas de ADN son bloques de construcción a nanoescala que se pueden programar mediante enlaces de ADN direccionables para «autoensamblar.” Esto significa que se pueden formar espontáneamente estructuras bien definidas con un patrón repetitivo a partir de estos bloques de ADN de origami.

Luego, estos bloques se unen entre sí para formar una red más grande, una estructura con un patrón repetido. Este proceso permite a los científicos construir nanomateriales ordenados en 3D a partir de ADN e integrar nanopartículas y proteínas inorgánicas, como han demostrado estudios anteriores del grupo. Habiendo adquirido comprensión y control de este proceso de ensamblaje único, Gang, Michelson y su equipo pudieron explorar lo que se podría lograr cuando se utilizara este andamio biomolecular para crear estructuras de sílice que preservaran la arquitectura del andamio.

«Nos centramos en utilizar el ADN como un nanomaterial programable para formar un andamio 3D complejo», dijo Michelson, «y queríamos explorar cómo este andamio se comportaría mecánicamente cuando se transfiriera a materiales sólidos más estables. Investigamos la posibilidad de fundir este andamio auto- Material de ensamblaje en sílice, principal ingrediente del vidrio, y su potencial.

El trabajo de Michelson en esta área le valió el premio Robert Simon Memorial de la Universidad de Columbia. Su investigación sobre las estructuras del ADN ha explorado una variedad de características y aplicaciones, desde propiedades mecánicas hasta la superconductividad. Al igual que las estructuras sobre las que se construyó, el trabajo de Michelson continúa creciendo y desarrollándose a medida que incorpora nuevas capas de información de estos apasionantes experimentos.

Una mirada microscópica a cómo estas hebras de ADN forman formas incrustadas dentro de estructuras de red más grandes recubiertas de sílice. CFN, JEOL-1400 TEM y Hitachi-4800 SEM. Crédito: Laboratorio Nacional de Brookhaven

La siguiente parte del proceso de fabricación se inspiró en la biomineralización, la forma en que ciertos tejidos vivos producen minerales para volverse más duros, como los huesos.

«Estábamos muy interesados ​​en cómo podemos mejorar las propiedades mecánicas de materiales ordinarios, como el vidrio, mientras los estructuramos a nanoescala», dijo Gang.

Los científicos utilizaron una capa muy fina de vidrio de sílice, de sólo unos 5 nm de espesor, o unos pocos cientos de átomos, para cubrir los marcos de ADN, dejando los espacios interiores abiertos y garantizando que el material resultante sea ultraligero. A esta pequeña escala, el vidrio es inmune a los defectos y proporciona una resistencia que no se encuentra en piezas grandes de vidrio donde se desarrollan grietas que hacen que se rompa. Sin embargo, el equipo quería saber exactamente qué tan fuerte era este material, lo que, a esta escala, requería equipo muy especializado.

Fuerza bajo presión

Hay formas sencillas de comprobar si algo es sólido. Hurgar, empujar e inclinarse sobre las superficies y observar su comportamiento a menudo puede proporcionar información útil. ¿Se doblan, chirrían, se deforman o se aprietan bajo presión? Esta es una forma sencilla pero eficaz de comprender la fuerza de un objeto, incluso sin herramientas para medirla con precisión. Pero, ¿cómo se puede presionar un objeto que es demasiado pequeño para verlo?

«Para medir la fuerza de estas pequeñas estructuras, utilizamos una técnica llamada nanoindentación», explicó Michelson. “La nanoindentación es una prueba mecánica a muy pequeña escala que se realiza utilizando un instrumento preciso capaz de aplicar y medir fuerzas resistivas. Nuestras muestras tienen sólo unas pocas micras de espesor, aproximadamente una milésima de milímetro, por lo que es imposible medir estos materiales por medios convencionales. Usando juntos un microscopio electrónico y nanoindentación, podemos medir simultáneamente el comportamiento mecánico y observar el proceso de compresión.

Un gráfico que compara la nanored de este experimento con la resistencia relativa de varios materiales. Crédito: Laboratorio Nacional de Brookhaven

A medida que el pequeño dispositivo comprime o indenta la muestra, los investigadores pueden tomar medidas y observar las propiedades mecánicas. Luego pueden ver qué sucede con el material cuando se libera la compresión y la muestra vuelve a su estado original. Si se forman grietas o la estructura falla en algún punto, se pueden registrar estos valiosos datos.

Cuando se probó, se descubrió que la red de ADN recubierta de vidrio era cuatro veces más fuerte que el acero. Lo que fue aún más interesante fue que su densidad era aproximadamente cinco veces menor. Aunque existen materiales que son resistentes y se consideran bastante ligeros, nunca se había conseguido tanto.

Sin embargo, esta técnica no siempre estuvo disponible en el CFN.

«Colaboramos con Seok-Woo Lee, profesor asociado de la Universidad de Connecticut, que tiene experiencia en las propiedades mecánicas de los materiales», dijo Gang. “Era un usuario de CFN que aprovechó algunas de nuestras capacidades y recursos, como los microscopios electrónicos, y así es como desarrollamos una relación con él. Inicialmente no teníamos la capacidad de nanoindentación, pero él nos guió hacia las herramientas adecuadas y nos encaminó por el camino correcto. Este es otro ejemplo de cómo los científicos del mundo académico y los laboratorios nacionales se benefician de la colaboración. Ahora contamos con estas herramientas y la experiencia para llevar estudios como este aún más lejos.

Construye algo nuevo y emocionante

Même s’il reste encore beaucoup de travail à faire avant de passer à l’échelle et de réfléchir à la myriade d’applications d’un tel matériau, les scientifiques des matériaux ont encore des raisons d’être enthousiasmés par ce que cela signifie para el futuro. El equipo planea estudiar otros materiales, como la cerámica de carburo, que es incluso más resistente que el vidrio, para ver cómo funcionan y se comportan. Esto podría dar lugar a materiales ligeros aún más resistentes en el futuro.

Aunque su carrera aún se encuentra en sus primeras etapas, Michelson ya ha logrado mucho y está ansioso por pasar a las siguientes fases de su investigación.

«Es una maravillosa oportunidad ser un postdoctorado en Brookhaven Lab, especialmente después de ser estudiante en la Universidad de Columbia y trabajar en CFN con bastante frecuencia», recuerda Michelson. “Eso es lo que me llevó a realizar un posdoctorado allí. Las capacidades que tenemos en CFN, particularmente en imágenes, realmente han ayudado a impulsar mi trabajo.

Referencia: “Sílice de nanoarquitectura liviana y de alta resistencia” por Aaron Michelson, Tyler J. Flanagan, Seok-Woo Lee y Oleg Gang, 27 de junio de 2023. Informes celulares Ciencia física.
DOI: 10.1016/j.xcrp.2023.101475