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Le télescope spatial Webb capture des amas d’étoiles dans l’arc du joyau cosmique

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Le télescope spatial Webb capture des amas d’étoiles dans l’arc du joyau cosmique

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L’arc du joyau cosmique observé par le télescope spatial James Webb. Crédit image : ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Université de Stockholm) et Cosmic Spring Collaboration.

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L’arc du joyau cosmique observé par le télescope spatial James Webb. Crédit image : ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Université de Stockholm) et Cosmic Spring Collaboration.

Une équipe internationale d’astronomes a utilisé le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA pour découvrir des amas d’étoiles liés gravitationnellement lorsque l’univers avait 460 millions d’années. Il s’agit de la première découverte d’amas d’étoiles dans une galaxie nouveau-née moins de 500 millions d’années après le Big Bang.

Le travail est publié Dans le magazine nature.

Les jeunes galaxies du début de l’Univers ont connu des phases explosives majeures de formation d’étoiles, générant de grandes quantités de rayonnements ionisants. Cependant, en raison de sa dimension cosmique, les études directes de son contenu stellaire se sont révélées difficiles. Grâce à Webb, une équipe internationale d’astronomes a découvert cinq jeunes amas d’étoiles massifs dans le joyau cosmique Sagittaire (SPT0615-JD1), une galaxie à forte lentille qui émettait de la lumière lorsque l’univers avait environ 460 millions d’années, couvrant 97 % de l’espace. Univers. Temps cosmique.

L’arc du joyau cosmique a été initialement découvert dans les images du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA acquises par le programme RELICS (Reionization Lensing Array Survey) de l’amas de galaxies lenticulaires SPT-CL J0615−5746.

« On pense que ces galaxies sont la principale source de rayonnement intense qui a réionisé l’univers primitif », a déclaré l’auteur principal Angela Adamo de l’Université de Stockholm et du Centre Oscar Klein en Suède. « La particularité de Cosmic Jewel Arc est que grâce à la lentille gravitationnelle, nous pouvons réellement cartographier la galaxie à l’échelle du parsec. »


Pan-Gems (groupe de galaxies SPT-CL J0615−5746). Source : ESA/Hubble/Web

Grâce à Webb, l’équipe scientifique peut désormais voir où se forment les étoiles et comment elles sont distribuées, de la même manière que le télescope spatial Hubble est utilisé pour étudier les galaxies locales. Le point de vue de Webb offre une occasion unique d’étudier la formation des étoiles et le fonctionnement interne des galaxies émergeant à une distance aussi sans précédent.

« L’incroyable sensibilité et la résolution angulaire de Webb dans les longueurs d’onde du proche infrarouge, combinées à la lentille gravitationnelle fournie par l’amas massif de galaxies au premier plan, ont permis cette découverte », a expliqué Larry Bradley du Space Telescope Science Institute et chercheur principal du programme d’observation de Webb. qui a capturé ces données ». . « Aucun autre télescope ne peut faire cette découverte. »

« Ce fut une incroyable surprise lorsque nous avons ouvert Web Photos pour la première fois », a ajouté Adamo. « Nous avons vu une petite série de points brillants, reflétés d’un côté à l’autre – ces joyaux cosmiques sont des amas d’étoiles. Sans Webb, nous n’aurions pas su que nous observions des amas d’étoiles dans une si jeune galaxie. »

Dans notre Voie Lactée, nous voyons d’anciens amas d’étoiles sphériques liés par la gravité qui ont survécu pendant des milliards d’années. Ce sont d’anciens vestiges d’une intense formation d’étoiles dans l’univers primitif, mais on ne sait pas bien où et quand ces amas se sont formés. La découverte de jeunes amas massifs d’étoiles dans l’arc du joyau cosmique nous offre une excellente vision des premières étapes du processus qui pourrait aboutir à la formation d’amas globulaires.


Image agrandie d’amas d’étoiles en miroir dans l’Arc des Joyaux Cosmiques. Au milieu : version négative des amas d’étoiles, où différents amas d’étoiles sont mis en évidence. À droite : les étoiles sont regroupées « derrière » la lentille gravitationnelle. Cette image a été calculée à l’aide de simulations informatiques. Crédit image : ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Université de Stockholm) et Cosmic Spring Collaboration.

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Image agrandie d’amas d’étoiles en miroir dans l’Arc des Joyaux Cosmiques. Au milieu : version négative des amas d’étoiles, où différents amas d’étoiles sont mis en évidence. À droite : les étoiles sont regroupées « derrière » la lentille gravitationnelle. Cette image a été calculée à l’aide de simulations informatiques. Crédit image : ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Université de Stockholm) et Cosmic Spring Collaboration.

Les amas récemment découverts dans le Sagittaire sont massifs, denses et situés dans une très petite région de sa galaxie, mais ils contribuent également à la majorité de la lumière ultraviolette provenant de leur galaxie hôte. Les amas sont beaucoup plus denses que les amas d’étoiles proches. Cette découverte aidera les scientifiques à mieux comprendre comment les galaxies naissantes forment leurs étoiles et où se forment les amas globulaires.

L’équipe souligne que cette découverte relie une variété de domaines scientifiques.

« Ces résultats fournissent une preuve directe que des amas globulaires primordiaux se forment dans des galaxies faibles pendant l’époque de réionisation, contribuant ainsi à notre compréhension de la façon dont ces galaxies réussissent à réioniser l’univers », a expliqué Adamo.

« Cette découverte impose également des contraintes importantes sur la formation des amas globulaires et leurs propriétés élémentaires. Par exemple, les densités stellaires élevées trouvées dans les amas nous fournissent la première indication des processus qui se déroulent en leur sein, donnant ainsi de nouvelles informations sur la façon dont cela pourrait être l’affaire. » « La formation d’étoiles très massives et les graines de trous noirs, toutes deux importantes pour l’évolution des galaxies. »

À l’avenir, l’équipe espère constituer un échantillon de galaxies pour lesquelles une résolution similaire pourra être obtenue.


Champ de galaxies sur fond d’espace noir. Au milieu se trouve un groupe de dizaines de galaxies jaunes formant un amas de galaxies au premier plan. Parmi eux se trouvent des éléments linéaires déformés, qui semblent souvent suivre des cercles concentriques invisibles qui s’incurvent autour du centre de l’image. Des éléments linéaires sont créés lorsque la lumière de la galaxie d’arrière-plan est courbée et amplifiée par une lentille gravitationnelle. L’image est parsemée d’une variété de galaxies lumineuses, rouges et bleues de formes différentes, ce qui la fait apparaître densément peuplée.]Crédit image : ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Université de Stockholm ) et la Spring Collaboration Universal

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Champ de galaxies sur fond d’espace noir. Au milieu se trouve un groupe de dizaines de galaxies jaunes formant un amas de galaxies au premier plan. Parmi eux se trouvent des éléments linéaires déformés, qui semblent souvent suivre des cercles concentriques invisibles qui s’incurvent autour du centre de l’image. Des éléments linéaires sont créés lorsque la lumière de la galaxie d’arrière-plan est courbée et amplifiée par une lentille gravitationnelle. L’image est parsemée d’une variété de galaxies lumineuses, rouges et bleues de formes différentes, ce qui la fait apparaître densément peuplée.]Crédit image : ESA/Webb, NASA & CSA, L. Bradley (STScI), A. Adamo (Université de Stockholm ) et la Spring Collaboration Universal

« Je suis convaincu qu’il existe d’autres systèmes comme celui-ci qui attendent d’être découverts dans l’univers primitif, ce qui nous permettra de faire progresser notre compréhension des premières galaxies », a déclaré Eros Vanzella de l’Observatoire des sciences astrophysiques et spatiales de l’INAF à Bologne, en Italie. Un contributeur majeur à l’entreprise.

En attendant, l’équipe se prépare à d’autres observations et spectroscopies utilisant Webb.

« Nous prévoyons d’étudier cette galaxie à l’aide des instruments NIRSpec et MIRI de Webb au cours du troisième cycle », a ajouté Bradley. « Les observations NIRSpec nous permettront de confirmer le redshift de la galaxie et d’étudier l’émission ultraviolette des amas d’étoiles, qui serviront à étudier plus en détail leurs propriétés physiques. Les observations MIRI nous permettront d’étudier les propriétés des objets ionisés. Spectroscopique les observations nous permettront également de cartographier spatialement le taux de formation des étoiles. »

Plus d’information:
Angela Adamo et al., Amas d’étoiles siamois observés dans une galaxie lentille 460 millions d’années après le Big Bang, nature (2024). est ce que je: 10.1038/s41586-024-07703-7. www.nature.com/articles/s41586-024-07703-7

Informations sur les magazines :
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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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