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Una nueva búsqueda inesperada para los astrónomos después del misterioso descubrimiento de Webb en un raro cometa del cinturón principal



Esta ilustración del cometa 238P/Read muestra la sublimación del cometa del cinturón principal: su hielo de agua se evapora a medida que su órbita se acerca al Sol. Esto es importante, porque la sublimación es lo que distingue a los cometas de los asteroides, creando su distintiva cola y halo brumoso o coma. C’est particulièrement important pour la comète Read, car c’est l’une des 16 comètes de ceinture principales identifiées trouvées dans la ceinture d’astéroïdes, par opposition à la ceinture de Kuiper plus froide ou au nuage d’Oort, plus éloigné del sol. El cometa Read fue uno de los tres cometas utilizados para definir la clase de cometas del cinturón principal en 2006. Crédito: NASA, ESA

El último descubrimiento del telescopio espacial James Webb es una historia de dos detecciones.

Los científicos del sistema solar han tomado[{» attribute=»»>NASA’s James Webb Space Telescope on a treasure hunt in the asteroid belt, and what they didn’t find turned out to be as significant as what they did. If a spectrum of possible chemical compounds serves as a map of what to look for, X marked the spot of water vapor on Comet Read – a long-sought clue in the larger mystery of how Earth’s liquid water, and consequently life, first came to be. However, carbon dioxide was missing from the map, though it is present in all other comets. So in addition to continuing to pursue the history of ancient water in the solar system, scientists have an unexpected new quest on their hands, and will be hunting for answers in our cosmic backyard.

Comet 238P Read (Webb NIRCam Image)

This image of Comet 238P/Read was captured by the NIRCam (Near-Infrared Camera) instrument on NASA’s James Webb Space Telescope on September 8, 2022. It displays the hazy halo, called the coma, and tail that are characteristic of comets, as opposed to asteroids. The dusty coma and tail result from the vaporization of ices as the Sun warms the main body of the comet. Credit: NASA, ESA, CSA, Mike Kelley (UMD), Henry Hsieh (PSI), Alyssa Pagan (STScI)

NASA’s Webb Finds Water, and a New Mystery, in Rare Main Belt Comet

NASA’s James Webb Space Telescope has enabled another long-sought scientific breakthrough, this time for solar system scientists studying the origins of Earth’s abundant water. Using Webb’s NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) instrument, astronomers have confirmed gas – specifically water vapor – around a comet in the main asteroid belt for the first time, indicating that water ice from the primordial solar system can be preserved in that region. However, the successful detection of water comes with a new puzzle: unlike other comets, Comet 238P/Read had no detectable carbon dioxide.

“Our water-soaked world, teeming with life and unique in the universe as far as we know, is something of a mystery – we’re not sure how all this water got here,” said Stefanie Milam, Webb deputy project scientist for planetary science and a co-author on the study reporting the finding. “Understanding the history of water distribution in the solar system will help us to understand other planetary systems, and if they could be on their way to hosting an Earth-like planet,” she added.

Comet 238P Read (Webb Emission Spectrum)

This graphic presentation of spectral data highlights a key similarity and difference between observations of Comet 238P/Read by the NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) instrument on NASA’s James Webb Space Telescope in 2022 and observations of Comet 103P/Hartley 2 by NASA’s Deep Impact mission in 2010. Both show a distinct peak in the region of the spectrum associated with water. Finding this in Comet Read was a significant accomplishment for Webb, as it is in a different class of comets than Jupiter-family comets like Hartley 2, and this marks the first time that a gas has been confirmed in such a main belt comet. Credit: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

Comet Read is a main belt comet – an object that resides in the main asteroid belt but which periodically displays a halo, or coma, and tail like a comet. Main belt comets themselves are a fairly new classification, and Comet Read was one of the original three comets used to establish the category. Before that, comets were understood to reside in the Kuiper Belt and Oort Cloud, beyond the orbit of Neptune, where their ices could be preserved farther from the Sun. Frozen material that vaporizes as they approach the Sun is what gives comets their distinctive coma and streaming tail, differentiating them from asteroids. Scientists have long speculated that water ice could be preserved in the warmer asteroid belt, inside the orbit of Jupiter, but definitive proof was elusive – until Webb.

“In the past, we’ve seen objects in the main belt with all the characteristics of comets, but only with this precise spectral data from Webb can we say yes, it’s definitely water ice that is creating that effect,” explained astronomer Michael Kelley of the University of Maryland, lead author of the study.

“With Webb’s observations of Comet Read, we can now demonstrate that water ice from the early solar system can be preserved in the asteroid belt,” Kelley said.

Comet 238P Read (Webb NIRCam Compass Image)

Image of Comet 238P/Read captured by the Webb Telescope’s NIRCam (Near-Infrared Camera), with compass arrows, scale bar, and color key for reference.
The north and east compass arrows show the orientation of the image on the sky. Note that the relationship between north and east on the sky (as seen from below) is flipped relative to direction arrows on a map of the ground (as seen from above). A scale bar is labeled 3,000 kilometers and 2,000 miles.
This image shows near-infrared wavelengths of light that have been translated into visible-light colors. The color key shows the filter used when collecting the light.
Credit: NASA, ESA, CSA, Mike Kelley, Henry Hsieh (PSI), Alyssa Pagan (STScI)

The missing carbon dioxide was a bigger surprise. Typically, carbon dioxide makes up about 10 percent of the volatile material in a comet that can be easily vaporized by the Sun’s heat. The science team presents two possible explanations for the lack of carbon dioxide. One possibility is that Comet Read had carbon dioxide when it formed but has lost that because of warm temperatures.

“Being in the asteroid belt for a long time could do it – carbon dioxide vaporizes more easily than water ice, and could percolate out over billions of years,” Kelley said. Alternatively, he said, Comet Read may have formed in a particularly warm pocket of the solar system, where no carbon dioxide was available.

The next step is taking the research beyond Comet Read to see how other main belt comets compare, says astronomer Heidi Hammel of the Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), lead for Webb’s Guaranteed Time Observations for solar system objects and co-author of the study. “These objects in the asteroid belt are small and faint, and with Webb we can finally see what is going on with them and draw some conclusions. Do other main belt comets also lack carbon dioxide? Either way, it will be exciting to find out,” Hammel said.

Co-author Milam imagines the possibilities of bringing the research even closer to home. “Now that Webb has confirmed there is water preserved as close as the asteroid belt, it would be fascinating to follow up on this discovery with a sample collection mission, and learn what else the main belt comets can tell us.”

The study is published in the journal Nature.

Reference: “Spectroscopic identification of water emission from a main-belt comet” by Michael S. P. Kelley, Henry H. Hsieh, Dennis Bodewits, Mohammad Saki, Geronimo L. Villanueva, Stefanie N. Milam and Heidi B. Hammel, 15 May 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-06152-y

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Todo en el universo está destinado a evaporarse: la teoría de la radiación de Hawking no se limita a los agujeros negros



Un equipo de investigadores confirmó la predicción de Stephen Hawking de la evaporación del agujero negro a través de la radiación de Hawking, aunque proporcionaron una modificación crucial. Según su investigación, el horizonte de eventos (el límite más allá del cual nada puede escapar de la atracción gravitatoria de un agujero negro) no es tan importante como se creía anteriormente en la producción de la radiación de Hawking. En cambio, la gravedad y la curvatura del espacio-tiempo juegan un papel importante en este proceso. Esta idea extiende el alcance de la radiación de Hawking a todos los objetos grandes del universo, lo que implica que, durante un período lo suficientemente largo, todo el universo podría evaporarse.

La investigación muestra que Stephen Hawking tenía razón en gran medida sobre la evaporación del agujero negro a través de la radiación de Hawking. Sin embargo, el estudio señala que el horizonte de eventos no es esencial para esta radiación, y que la gravedad y la curvatura del espacio-tiempo juegan un papel importante. Los resultados sugieren que todos los objetos grandes, no solo los agujeros negros, podrían eventualmente evaporarse debido a un proceso de radiación similar.

Una nueva investigación teórica de Michael Wondrak, Walter van Suijlekom y Heino Falcke de la Universidad de Radboud ha demostrado que Stephen Hawking tenía razón sobre los agujeros negros, pero no del todo. Debido a la radiación de Hawking, los agujeros negros eventualmente se evaporarán, pero el horizonte de eventos no es tan crucial como se creía. La gravedad y la curvatura del espacio-tiempo también provocan esta radiación. Esto significa que todos los objetos grandes del universo, como los restos de estrellas, eventualmente se evaporarán.

Usando una inteligente combinación de física cuántica y la teoría de la gravedad de Einstein, Stephen Hawking argumentó que la creación y aniquilación espontánea de pares de partículas debe ocurrir cerca del horizonte de eventos (el punto más allá del cual no hay escape de la fuerza gravitacional de un[{» attribute=»»>black hole). A particle and its anti-particle are created very briefly from the quantum field, after which they immediately annihilate. But sometimes a particle falls into the black hole, and then the other particle can escape: Hawking radiation. According to Hawking, this would eventually result in the evaporation of black holes.

Gravitational Particle Production Mechanism in a Schwarzschild Spacetime

Schematic of the presented gravitational particle production mechanism in a Schwarzschild spacetime. The particle production event rate is highest at small distances, whereas the escape probability [represented by the increasing escape cone (white)] es más alto a larga distancia. Crédito: Cartas de examen físico


En este nuevo estudio, los investigadores de la Universidad de Radboud revisaron este proceso e investigaron si la presencia de un horizonte de eventos es realmente crucial. Combinaron técnicas de la física, la astronomía y las matemáticas para examinar qué sucede si se crean tales pares de partículas en el entorno de los agujeros negros. El estudio mostró que también se pueden crear nuevas partículas mucho más allá de este horizonte. Michael Wondrak: «Demostramos que además de la conocida radiación de Hawking, también existe una nueva forma de radiación».

todo se evapora

Van Suijlekom: “Mostramos que mucho más allá de un agujero negro, la curvatura del espacio-tiempo juega un papel importante en la creación de radiación. Las partículas allí ya están separadas por las fuerzas de marea del campo gravitatorio. Si bien anteriormente se pensaba que no era posible la radiación sin un horizonte de eventos, este estudio muestra que un horizonte de eventos no es necesario.

Falcke: «Esto significa que los objetos sin un horizonte de eventos, como los restos de estrellas muertas y otros objetos grandes en el universo, también tienen este tipo de radiación. Y, después de mucho tiempo, esto conduciría a la evaporación de todo». en el universo, al igual que los agujeros negros Esto no solo cambia nuestra comprensión de la radiación de Hawking, sino también nuestra visión del universo y su futuro.

El estudio fue publicado el 2 de junio en DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.221502

Michael Wondrak is excellence fellow at Radboud University and an expert in quantum field theory. Walter van Suijlekom is a Professor of Mathematics at Radboud University and works on the mathematical formulation of physics problems. Heino Falcke is an award-winning Professor of Radio Astronomy and Astroparticle Physics at Radboud University and known for his work on predicting and making the first picture of a black hole.

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Webb ve una gran columna de vapor de agua que sale de la luna Encelado de Saturno – Spaceflight Now



Una columna de vapor de agua del polo sur de la luna Encelado de Saturno se extiende 20 veces el tamaño de la luna misma, alimentando un vasto toroide alrededor del planeta anillado. Recuadro: Enceladus fotografiado por el orbitador Cassini. Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI y G. Villanueva (NASA Goddard Space Flight Center). Procesamiento de imágenes: A. Pagan (STScI)

Usando la sensibilidad del Telescopio Espacial James Webb, los astrónomos lograron detectar una gran columna de vapor de agua que sale del polo sur de la luna Encelado de Saturno, un chorro que se extiende casi 10,000 kilómetros (6,000 millas) y alimenta un toro detectado previamente que rodea el conjunto de planetas.

El vapor de agua de un presunto océano subterráneo debajo de la corteza helada de Encelado se ha visto antes en impresionantes imágenes recopiladas por el orbitador Cassini Saturno, pero nunca a la escala revelada por Webb. Las observaciones indican que el vapor de agua escupe a 300 litros (79 galones) por segundo.

«Cuando estaba mirando los datos, al principio pensé que debía estar equivocado», dijo Geronimo Villanueva del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, autor principal de un artículo aceptado por Nature Astronomy. «Fue tan impactante detectar una columna de agua de más de 20 veces el tamaño de la luna. La columna de agua se extiende mucho más allá de su zona de liberación en el polo sur.

Enceladus tiene solo el 4% del tamaño de la Tierra con un diámetro de alrededor de 500 kilómetros (313 millas). Se cree que alberga un océano global de agua salada intercalado entre un núcleo rocoso y una corteza exterior helada, lo que lo convierte en un objetivo principal para futuras búsquedas de vida más allá de la Tierra. El vapor de agua, las partículas de hielo y los compuestos orgánicos brotan constantemente de las grietas en el hielo cerca del polo sur de la luna.

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«La órbita de Encelado alrededor de Saturno es relativamente rápida, solo 33 horas», dijo Villanueva. «Mientras orbita Saturno, la luna y sus chorros esencialmente escupen agua, dejando un halo, casi como una rosquilla, a su paso. En las observaciones de Webb, no solo el penacho era enorme, sino que había agua absolutamente en todas partes.

El toroide de vapor de agua alimentado por un géiser de Encelado se ubica junto con el denso y más externo anillo E de Saturno. Las observaciones de Webb muestran que alrededor del 30% del agua permanece en el toro mientras que el resto escapa para abastecer al resto del sistema de Saturno.

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La «Vid del Dios del Trueno» – Un compuesto de hierbas para ayudar a combatir la artritis



La artritis reumatoide es una enfermedad autoinmune crónica que afecta principalmente a las articulaciones, causando dolor, rigidez e hinchazón. Ocurre cuando el sistema inmunitario ataca por error los propios tejidos del cuerpo, lo que provoca inflamación y daño en las articulaciones y otros órganos.

Un equipo de investigadores de la UO ha descubierto un complejo proteico que juega un papel crucial en el desarrollo de la artritis reumatoide. Además, sus hallazgos demuestran que el celastrol, el compuesto activo que se encuentra en un remedio a base de hierbas, impide de manera efectiva la progresión de la enfermedad al inhibir este complejo proteico.

Es universalmente aceptado que tener un sistema inmunológico robusto es beneficioso. Sin embargo, hay casos en que el sistema inmunológico funciona mal y comienza a atacar su propio cuerpo. Este fenómeno, conocido como autoinmunidad, es responsable de una serie de trastornos, como la artritis reumatoide, la enfermedad de Crohn, la diabetes tipo 1 y la enfermedad celíaca. Para combatir estas condiciones, es imperativo descubrir los mecanismos subyacentes que desencadenan su desarrollo.

En un estudio publicado recientemente en Ciencias Inmunología, un equipo de investigadores de la Universidad de Osaka se propuso llenar este vacío en nuestra comprensión. Identificaron un complejo proteico que desempeña un papel en la aceleración de la artritis reumatoide. Este complejo está formado por dos proteínas, en concreto COMMD3 y COMMD8. Además, encontraron que el celastrol, un compuesto extraído de la raíz de una planta medicinal comúnmente conocida como la «vid del trueno divino», es un inhibidor eficaz del complejo COMMD3/8.

Modelado in silico del complejo Celastrol Bound COMMD38

Modelado in silico del complejo COMMD3/8 unido a celastrol. Crédito: 2023 Shirai et al., Science Immunology

«Habíamos demostrado anteriormente que el complejo COMMD3/8 potencia la respuesta inmune humoral, pero su papel en las enfermedades autoinmunes seguía sin estar claro», explica el autor principal, Kazuhiro Suzuki. El equipo generó un modelo de ratón en el que se puede desactivar la expresión COMMD3. “La eliminación de COMMD3 conduce a la degradación de COMMD8 y, en consecuencia, a la desaparición del complejo COMMD3/8”, explica Taiichiro Shirai, autor principal del estudio.

La ausencia del complejo COMMD3/8 condujo a una respuesta inmune humoral alterada.

“La cantidad de células productoras de anticuerpos disminuyó, lo que sugiere que el complejo COMMD3/8 juega un papel importante en la respuesta autoinmune”, dice Taiichiro Shirai.

A continuación, los investigadores utilizaron un modelo de ratón con artritis reumatoide. Reprimieron la expresión de COMMD3 tan pronto como los ratones mostraron los primeros síntomas. Al hacerlo, se detuvo la progresión de la enfermedad, lo que indica que el complejo COMMD3/8 promueve la respuesta autoinmune.

Efectos de la deficiencia del complejo COMMD38 y el tratamiento con Celastrol

Efectos de la deficiencia del complejo COMMD3/8 (A) y el tratamiento con celastrol (B) sobre la progresión de la enfermedad en un modelo de ratón con artritis reumatoide. Crédito: 2023 Shirai et al., Science Immunology

«Una vez que establecimos la importancia del complejo en la autoinmunidad, nos dispusimos a identificar un compuesto que pudiera interferir con la formación del complejo», dice Kazuhiro Suzuki. «Nuestro análisis químico identificó al celastrol como el inhibidor más potente del complejo COMMD3/8».

Celastrol es un compuesto activo de Tripterygium wilfordii, una planta medicinal conocida por sus propiedades antiinflamatorias, aunque su mecanismo de acción no se conoce del todo. El estudio mostró que el celastrol se une a COMMD3 de forma covalente y previene la formación del complejo COMMD3/8, alterando así la respuesta de anticuerpos y bloqueando la progresión de la artritis reumatoide en el modelo de ratón.

Debido a que el complejo COMMD3/8 es fundamental para la patogenia de la artritis reumatoide y la progresión de la autoinmunidad en general, es un objetivo terapéutico prometedor para las enfermedades autoinmunes, y el celastrol es un líder particularmente interesante para desarrollar tratamientos para la artritis reumatoide y otras enfermedades autoinmunes. . enfermedades en el futuro.

Referencia: «Celastrol suprime las respuestas inmunitarias humorales y la autoinmunidad al actuar sobre el complejo COMMD3/8» por Taiichiro Shirai, Akiko Nakai, Emiko Ando, ​​​​Jun Fujimoto, Sarah Leach, Takao Arimori, Daisuke Higo, Floris J. van Eerden, Janyerkye Tulyeu , Yu -Chen Liu, Daisuke Okuzaki, Masanori A. Murayama, Haruhiko Miyata, Kazuto Nunomura, Bangzhong Lin, Akiyoshi Tani, Atsushi Kumanogoh, Masahito Ikawa, James B. Wing, Daron M. Standley, Junichi Takagi y Kazuhiro Suzuki, 31 de marzo , 2023, Ciencias Inmunología.
DOI: 10.1126/sciimmunol.adc9324

El estudio fue financiado por la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia, la Agencia Japonesa de Investigación y Desarrollo Médico, la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología, la Fundación de Ciencias Takeda, la Fundación KANAE y Chugai Pharmaceutical Co., Ltd.

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