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Il y a toujours eu quelque chose qui cloche à propos de la nébuleuse du Crabe. Webb a révélé pourquoi !

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La nébuleuse du Crabe m’a toujours fasciné, même si elle me fascine car elle ne ressemble pas du tout à un crabe ! Ils sont le résultat d’une étoile qui a explosé à la fin de sa vie en 1054 après JC, laissant derrière elle ce que l’on appelle un reste de supernova. A cette époque, l’explosion était visible à l’œil nu, même de jour. On pensait que la supernova à l’origine du nuage provenait d’une étoile moins évoluée dotée d’un noyau composé d’oxygène, de néon et de magnésium. Des études récentes du télescope spatial James Webb révèlent qu’il pourrait s’agir en fait de l’effondrement du noyau d’une étoile riche en fer.

La nébuleuse du Crabe se trouve dans la constellation du Taureau avec un diamètre de 11 années-lumière. Au plus profond du nuage, qui s’étend à une vitesse de 1 500 kilomètres par seconde, se trouve une étoile à neutrons en rotation rapide connue sous le nom de pulsar. Il émet un faisceau de rayonnement électromagnétique qui traverse l’espace comme un phare balayant l’océan. Elle a fait l’objet de nombreuses études pour connaître la dynamique de l’évolution stellaire.

Des études antérieures ont tenté de comprendre l’énergie cinétique totale de l’explosion initiale en fonction de la vitesse du nuage en expansion. Les données suggèrent que la supernova avait une énergie relativement faible, de sorte que l’étoile progénitrice avait probablement une masse de 8 à 10 fois supérieure à celle du Soleil. Si elle avait été plus massive, elle aurait connu une supernova plus violente qui aurait été détectée par la vitesse plus élevée du nuage de gaz en expansion. Mais il y avait un problème.

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Le télescope de 48 pouces de l’observatoire Fred Lawrence Whipple a capturé cette image en lumière visible de la galaxie Pinwheel (Messier 101) en juin 2023. L’emplacement de la supernova 2023ixf est encerclé. L’observatoire, situé sur le mont Hopkins en Arizona, est exploité par le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Hiramatsu et coll. 2023/Sébastien Gomez (STScI)

Les observations de la nébuleuse du Crabe, en particulier la vitesse de rotation élevée du pulsar, semblent contredire la théorie actuelle de la supernova. Dans un modèle d’étoiles de faible masse comme l’étoile progénitrice de la nébuleuse du Crabe, l’oxygène présent dans le noyau s’enflamme lorsque le noyau s’effondre. Ce processus n’a pas assez d’énergie pour générer un pulsar à rotation aussi rapide.

Une équipe d’astronomes a répondu à cette curiosité en utilisant MIRI (Mid-Infrared Instrument) et NIRCam (Near Infrared Camera) à bord du télescope spatial James Webb pour collecter des données sur la nébuleuse du Crabe. L’équipe était dirigée par Tai Tamim de l’Université de Princeton dans le New Jersey. Ils ont déclaré que la composition gazeuse du nuage indique que l’étoile pourrait être plus évoluée avec du fer dans le noyau, ce qui pourrait conduire à une supernova d’énergie plus élevée qu’on ne le pensait auparavant.

Concept artistique du télescope spatial James Webb

Grâce aux instruments sensibles à l’infrarouge de Webb, les raies d’émission du fer et du nickel peuvent être vues plus clairement que jamais. L’étude des raies brillantes dans le spectre de la nébuleuse a permis d’obtenir une estimation plus fiable du rapport fer/nickel. Ils ont découvert qu’il s’agissait d’un pourcentage plus élevé par rapport au Soleil que celui auquel on pourrait s’attendre pour une supernova plus active.

Les résultats sont prometteurs mais les lectures proviennent de deux petites régions de la nébuleuse, donc pour exclure les variations sur l’ensemble des 11 années-lumière, davantage de lectures sont nécessaires. Si les données de Webb représentent la nébuleuse entière, l’un des mystères de la nébuleuse pourrait enfin être résolu.

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source : Enquête sur les origines de la nébuleuse du Crabe avec Webb de la NASA

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Concevoir des cellules pour diffuser leur comportement peut aider les scientifiques à étudier leur fonctionnement interne

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Concevoir des cellules pour diffuser leur comportement peut aider les scientifiques à étudier leur fonctionnement interne

Les vagues sont Répandu dans la nature et la technologieQu’il s’agisse de la montée et de la descente des marées océaniques ou du balancement d’un pendule d’horloge, les rythmes prévisibles des vagues créent un signal qui peut être facilement suivi et distingué des autres types de signaux.

Les appareils électroniques utilisent des ondes radio pour envoyer et recevoir des données, comme un ordinateur portable, un routeur Wi-Fi ou un téléphone mobile et une tour de téléphonie cellulaire. De même, les scientifiques peuvent utiliser un autre type d’onde pour transmettre un autre type de données : des signaux provenant de processus et de dynamiques invisibles qui sous-tendent la manière dont les cellules prennent leurs décisions.

je Biologiste synthétiqueEt le mien Groupe de recherche La technologie a été développée Il envoie une vague de protéines génétiquement modifiées Voyagez à travers la cellule humaine pour ouvrir une fenêtre sur les activités cachées qui fournissent de l’énergie aux cellules lorsqu’elles sont en bonne santé et qui nuisent aux cellules lorsqu’elles sont hors de contrôle.

Les ondes peuvent être modifiées pour transporter différents types d’informations, comme la radio FM et AM.

Les vagues sont un puissant outil d’ingénierie

Le comportement oscillatoire des ondes est l’une des raisons pour lesquelles elles constituent des motifs géométriques si puissants.

Par exemple, des changements contrôlables et prévisibles dans les oscillations des ondes peuvent être utilisés pour coder des données, telles que des informations audio ou vidéo. Dans le cas d Radio à chaque station Il se voit attribuer une onde électromagnétique unique qui oscille à sa propre fréquence. Ce sont les chiffres que vous voyez sur le cadran de la radio.

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Les scientifiques peuvent étendre cette stratégie aux cellules vivantes. Mon équipe l’a utilisé Des vagues de protéines Transformer la cellule en une station radio microscopique qui diffuse en temps réel des données sur son activité pour étudier son comportement.

Animation d'ondes cyan et magenta formant une spirale

Les protéines bactériennes MinD (cyan) et MinE (magenta) peuvent s’organiser en motifs hélicoïdaux.

Convertir les cellules en stations de radio

L’étude de l’intérieur des cellules nécessite un type d’onde capable de communiquer et d’interagir spécifiquement avec les mécanismes et composants cellulaires.

Alors que les appareils électroniques sont constitués de fils et de transistors, les cellules sont construites et contrôlées par divers éléments chimiques. On les appelle des protéinesLes protéines remplissent diverses fonctions à l’intérieur de la cellule, depuis l’extraction de l’énergie du sucre jusqu’à déterminer si la cellule doit croître ou non.

Les ondes protéiques sont généralement rares dans la nature, mais certaines bactéries génèrent naturellement des ondes de deux protéines appelées Esprit et pensée – Ils sont souvent appelés ensemble MinDE – pour les aider à se diviser. Mon équipe a découvert que l’introduction de MinDE dans des cellules humaines provoque la réorganisation des protéines en un éventail surprenant de… Vagues et motifs.

Les ondes protéiques MinDE à elles seules n’interagissent pas avec d’autres protéines dans les cellules humaines. Cependant, nous avons constaté que MinDE peut être Conçu facilement Interagir avec l’activité de protéines humaines spécifiques responsables de la prise de décisions concernant la croissance, la signalisation aux cellules voisines, le mouvement et la division.

La dynamique des protéines qui déterminent ces fonctions cellulaires est difficile à détecter et à étudier dans les cellules vivantes, car l’activité des protéines est généralement invisible, même aux microscopes de grande puissance. Perturber ces modèles protéiques il est dans L’essence de beaucoup Cancers et troubles de la croissance.

Nous avons modélisé les liens entre les ondes protéiques MinDE et l’activité des protéines responsables des processus cellulaires clés. Or, l’activité de ces protéines provoque des changements dans la fréquence ou l’amplitude de l’onde protéique, tout comme la radio AM/FM. À l’aide de microscopes, nous pouvons détecter et enregistrer les signaux uniques diffusés par des cellules individuelles, puis les décoder pour récupérer la dynamique de ces processus cellulaires.

Nous commençons tout juste à explorer la manière dont les scientifiques utilisent les ondes protéiques pour étudier les cellules. Si l’histoire des vagues dans la technologie est une indication, leur potentiel est énorme.

Cet article a été republié à partir de Conversation Sous licence Creative Commons. Lire Article original.

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Une nouvelle étude met en lumière la durée de vie du requin du Groenland, un record

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Une nouvelle étude met en lumière la durée de vie du requin du Groenland, un record

Les requins du Groenland grandissent lentement (moins de Un centimètre par an(Précisément), mais ils peuvent vivre ce qui semble être éternel – du moins comparé à une durée de vie humaine. Les requins polaires peuvent vivre des siècles, avec un spécimen mesurant 16 pieds de long Il a été identifié en 2016 Ces esprits anciens semblent avoir au moins 272 ans. Ces données font de ces esprits anciens les vertébrés les plus anciens connus de la science.

Les raisons de la longévité des requins du Groenland restent un mystère, mais selon… Sciences vivantesUne étude récente présentée lors de la conférence de la Society for Experimental Biology en juillet 2024 suggère que le métabolisme animal pourrait servir d’indice.

Quelque chose de petit, Métabolisme C’est le processus par lequel les enzymes convertissent les nutriments en énergie qui est ensuite utilisée pour construire et réparer les tissus. Tendance à Ralentir avec l’âge Dans la plupart des organismes, la production d’énergie est réduite, le renouvellement et la réparation cellulaires sont entravés et les déchets sont éliminés moins efficacement des cellules.

Au niveau de son métabolisme, le requin du Groenland n’est pas comme les autres espèces. Auteurs de l’étude Les chercheurs ont prélevé des échantillons de tissus sur 23 requins et testé différentes enzymes de chacun pour calculer leurs taux métaboliques et leurs réponses à différentes températures. Ils ont ensuite mesuré le corps des requins pour déterminer leur âge, révélant des âges allant de 60 à 200 ans. Il n’y avait aucune différence dans la fonction enzymatique entre les requins d’âges différents, ce qui signifie qu’ils ne vieillissent pas de la même manière que la plupart des espèces. L’étude suggère également que le métabolisme des requins du Groenland ne ralentit pas avec le temps, ce qui contribue probablement à leur longévité.

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Les chercheurs s’accordent à dire que calculer l’âge d’un requin n’est pas facile. Ils étudient généralement attacher Il est possible de mesurer l’âge d’un requin grâce à ses vertèbres vertébrales. Cependant, les requins du Groenland sont plus complexes car leurs vertèbres sont trop molles pour former des bandes. Les scientifiques ont dû faire preuve de créativité pour déterminer leur âge. En 2016, des experts ont appris qu’ils pouvaient estimer l’âge du requin du Groenland en… RadiocarboneCe processus mesure le carbone 14, un dioxyde de carbone radioactif présent dans tout organisme vivant, aux yeux des organismes marins. Les événements historiques qui ont provoqué une augmentation des niveaux de carbone 14, tels que l’augmentation des essais nucléaires après la Seconde Guerre mondiale, aident les chercheurs à estimer l’âge du requin du Groenland. Les experts ont également appris que l’âge d’un requin du Groenland peut être estimé approximativement en l’examinant. La longueur du corps.

Il n’existe actuellement aucun moyen de déterminer l’âge exact des requins, mais les scientifiques s’efforcent d’améliorer leurs méthodes de recherche.

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De nouvelles connaissances sur les liaisons hydrogène interfaciales pourraient faire progresser l’évolution du photohydrogène

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De nouvelles connaissances sur les liaisons hydrogène interfaciales pourraient faire progresser l’évolution du photohydrogène

Schéma montrant les changements dans l’activité de réaction associés au changement d’épaisseur de la couche d’eau à la surface du photocatalyseur.2 Les taux de formation augmentent avec l’augmentation des couches d’eau jusqu’à trois couches. Lorsque plus de trois couches d’eau recouvrent la surface, les couches d’eau liquides renforcent/durcissent les réseaux de liaisons hydrogène entre les surfaces. Les réseaux de liaisons hydrogène interfaciales durcis entravent le transfert de trous couplés aux protons entre les surfaces, entraînant une diminution significative de la densité des liaisons hydrogène interfaciales.2 Taux de formation. Crédit image : Zhongqiu LIN, Toshiki Sugimoto

La photosynthèse de l’hydrogène à partir de l’eau est une technologie essentielle pour parvenir à une production durable d’hydrogène. Cependant, l’effet direct de la microstructure des molécules d’eau sur la photoréaction reste inexploré.

dans une étude, Apparence dans Journal de la Société américaine de chimieles rôles critiques de la structure des liaisons hydrogène entre les interfaces et leur dynamique, ainsi que l’environnement aqueux idéal de l’interface pour la promotion de l’hydrogène2 Un dégagement d’hydrogène photocatalytique a été détecté. Le titre de l’article est « Effets positifs et négatifs des liaisons hydrogène interfaciales sur l’évolution photochimique de l’hydrogène ».

Ces résultats fournissent des informations au niveau moléculaire qui peuvent aider à concevoir les conditions des eaux de surface afin d’améliorer les performances photosynthétiques.

La production d’hydrogène par division photocatalytique de l’eau est une solution énergétique durable de nouvelle génération en exploitant l’énergie de la lumière à température ambiante. Cependant, la conception de photocatalyseurs innovants reste un défi en raison de la compréhension limitée au niveau moléculaire des molécules d’eau de surface et de leurs réseaux de liaisons hydrogène.

Révéler les propriétés physicochimiques de ces molécules d’eau de surface est crucial pour améliorer l’efficacité photocatalytique et réaliser des percées dans la production durable d’hydrogène.

Les chercheurs (Zhongqiu Lin et al.) dirigés par Toshiki Sugimoto, professeur agrégé à l’Institut des sciences moléculaires/Université supérieure d’études avancées, SOKENDAI, ont étudié de manière approfondie l’effet des réseaux de liaisons hydrogène interfaciales utilisant différents TiO2 photocatalyseurs et a révélé un rôle essentiel pour la structure/dynamique des liaisons hydrogène interfaciales et l’environnement aqueux idéal des interfaces aqueuses interfaciales.2 développement.

Ils ont pu contrôler l’épaisseur de l’eau absorbée depuis une sous-monocouche jusqu’à plusieurs couches en ajustant avec précision la pression de la vapeur d’eau. Grâce à cette approche, ils ont réussi à prouver directement la liaison hydrogène.2 Taux de formation et microstructure des réseaux de liaisons hydrogène par spectrométrie de masse en temps réel et spectroscopie d’absorption infrarouge.

Quelle que soit la structure cristalline du dioxyde de titane2 À l’aide d’un photocatalyseur (brocite, anatase ou mélange d’anatase et de rutile), ils ont observé une augmentation linéaire de H2 Le taux de formation augmente avec l’absorption d’eau jusqu’à trois couches, ce qui indique que des molécules d’eau réactives sont présentes non seulement dans la première couche absorbée mais également dans plusieurs couches supérieures.

Effets positifs et négatifs des liaisons hydrogène interfaciales sur l'évolution photochimique de l'hydrogène

(a) Modification du taux de formation d’hydrogène par photoclivage de l’eau lorsque le nombre de couches d’eau (quantité de molécules d’eau adsorbées) est systématiquement modifié sous différentes pressions de vapeur d’eau. (b) Dépendance de la zone de la bande d’étirement O−H sur le nombre de couches d’eau (noir : zone spectrale totale, vert : zone spectrale du composant eau à l’interface, bleu : zone spectrale du liquide). composant eau). Le spectre de la composante eau à l’interface, qui présente une forme spectrale clairement différente de celle de l’eau liquide en vrac, a presque saturé l’espace au niveau de deux couches moléculaires, tandis que la composante eau de type liquide, qui présente une forme spectrale qui est presque le même que celui de l’eau liquide en vrac, augmente lorsque les molécules sont absorbées L’eau en couches plus épaisses que trois couches. (c) Modification du spectre de vibration OH du composant eau à l’interface provoquée par l’adsorption de plus de trois couches moléculaires d’eau. Droits d’auteur : Zhongqiu LIN, Toshiki Sugimoto

Cependant, le H2 Le taux de formation diminuait considérablement lorsque plus de trois couches d’eau recouvraient le dioxyde de titane.2 Surface.

Dans ce cas, les spectres infrarouges indiquaient clairement deux types d’eau différents adsorbés sur le dioxyde de titane.2 Surface : eaux de surface et eaux liquides. En raison des multiples interactions entre les molécules d’eau adsorbées, l’eau liquide adsorbée dans plus de trois couches a conduit au renforcement de la liaison hydrogène de surface, ce qui a entravé le transfert des trous couplés aux protons de surface et a considérablement réduit la liaison hydrogène de surface.2 Taux de formation.

Sur la base de ces connaissances microscopiques, leur étude suggère que le dépôt de trois couches d’eau dans un environnement de vapeur d’eau est idéal pour l’évolution photochimique de l’hydrogène.

La photocatalyse a été largement étudiée depuis plus d’un demi-siècle, en particulier dans les environnements en solution aqueuse. Dans ce contexte, cette étude représente un changement de paradigme potentiel, démontrant l’efficacité des environnements de vapeur d’eau par rapport aux systèmes de réaction en phase liquide conventionnels.

Ces résultats ouvrent de nouvelles voies de conception et d’ingénierie au niveau moléculaire de l’eau d’interface vers le développement de systèmes photocatalytiques plus innovants pour la production d’énergie renouvelable de nouvelle génération.

Plus d’information:
Zhongqiu Lin et al., Effets positifs et négatifs des liaisons hydrogène interfaciales sur l’évolution photochimique de l’hydrogène, Journal de la Société américaine de chimie (2024). DOI : 10.1021/jacs.4c04271

Fourni par les Instituts nationaux des sciences naturelles


la citation:De nouvelles connaissances sur les liaisons hydrogène interfaciales pourraient stimuler l’évolution photocatalytique de l’hydrogène (19 juillet 2024) Extrait le 19 juillet 2024 de https://phys.org/news/2024-07-insights-interfacial-hydrogen-bonds-photocatalytic .html

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