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Un astrophysicien aide à cartographier les origines de l’univers

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Un astrophysicien aide à cartographier les origines de l’univers

Josh Gundersen, professeur de physique au Collège des arts et des sciences, fait partie d’une équipe internationale d’astronomes qui étudient des milliards d’années-lumière dans le passé pour étudier la naissance des galaxies en formation d’étoiles.



Pas plus gros qu’un four à micro-ondes, un appareil conçu et construit par un astrophysicien de l’Université de Miami qui aide une équipe internationale d’astronomes à obtenir une quantité massive de données sur la façon dont les soi-disant âges sombres de l’univers se sont terminés environ 400 millions d’années après le Big Bang.

Le refroidisseur de 125 livres de Josh Gundersen, construit en partie sur le campus Coral Gables de l’université, refroidit le réseau de récepteurs du radiotélescope de haute technologie à 15 degrés au-dessus du zéro absolu, garantissant que la parabole pourra capturer la lumière émise par les galaxies il y a des milliards d’années. .

Le cryostat de Gundersen et l’étudiant en ingénierie Hugo Medrano ont mis 18 mois à concevoir et un ingénieur six mois à assembler, installer et calibrer à l’observatoire radio Owens Valley de Caltech (OVRO). Il s’agit d’un élément essentiel du nouveau projet de réseau de cartographie du dioxyde de carbone, ou COMAP, une initiative qui aide à résoudre le mystère de la montée en flèche de la production d’étoiles dans l’univers primitif.

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Dirigé par le California Institute of Technology, COMAP étudie l’origine des structures de l’univers primitif qui ont donné naissance aux galaxies que nous observons aujourd’hui, y compris les galaxies faibles ou cachées par la poussière. À l’aide d’une parabole radio Leighton de 10,4 mètres, le projet mesure les émissions de monoxyde de carbone (CO) à environ 11,5 milliards d’années-lumière.

« Le dioxyde de carbone est la deuxième molécule la plus abondante dans l’univers, l’hydrogène moléculaire étant la première », a déclaré Gundersen, professeur de physique au Collège des arts et des sciences, dont les recherches vont de la Voie lactée à l’univers en passant par le Big Bang. . « Mais il s’avère que les molécules d’hydrogène sont très difficiles à observer », a-t-il déclaré. Par conséquent, nous utilisons les mesures de CO2 comme approximation pour mesurer de grandes accumulations de matériaux. Relativement facile à observer, il suit la matière moléculaire froide qui agit comme un réservoir pour la formation d’étoiles dans les galaxies nouvellement formées.

« Dans un sens très réel, nous utilisons ces observations pour remonter dans le temps à une époque où l’univers était un peu plus simple, où la première génération d’étoiles a commencé à briller et où les galaxies ont commencé à apparaître toutes ensemble », a poursuivi Gundersen.

Gundersen a noté que le processus revient à regarder un arbre de Noël la nuit avec des lumières allumées. Les lumières sur l’arbre ressemblent à la lumière directe et retraitée des étoiles, car le télescope spatial James Webb est très efficace pour voir, tandis que les branches sombres et fraîches de l’arbre ressemblent au matériau moléculaire que COMAP est conçu pour étudier. « Chacun d’entre eux est une manière complémentaire d’étudier l’univers primitif », a-t-il déclaré.

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« La plupart des instruments peuvent voir la pointe d’un iceberg lorsqu’ils regardent des galaxies de cette période », a déclaré Kieran Cleary, chercheur principal à COMAP et codirecteur d’OVRO. « Mais COMAP verra ce qui se cache en dessous, à l’abri des regards. »

Grâce au financement du Keck Institute for Space Studies et de la National Science Foundation, COMAP a récemment annoncé sa première année d’observations dans sept revues scientifiques. Bien que le projet n’ait pas encore détecté de signal de monoxyde de carbone, les résultats préliminaires montrent que l’étude devrait produire une détection robuste des émissions de dioxyde de carbone d’ici la fin de l’enquête actuelle en 2024-25, fournissant finalement l’image la plus complète. histoire de l’univers. Les étoiles se forment, selon Gundersen.

En raison des capacités spectrales du projet, il fournira cette image dans un format 3D « un peu comme un appareil IRM peut prendre des tranches de votre genou », a déclaré Gundersen. « La véritable excitation derrière cette approche de la cartographie de la densité des lignes est qu’elle ouvre une toute nouvelle voie pour étudier l’univers primitif, et nous sommes sur le point de saigner. »

Gundersen, qui a assisté à des spectacles de planétarium en tant qu’élève du primaire et a découvert une « erreur de cosmologie » au collège lorsque la légendaire série télévisée de Carl Sagan « Cosmos » est sortie et mise sous forme de livre, restera avec le projet COMAP jusqu’à sa fin, et peut-être même pour un moment.

« Nous sommes en train de rédiger des propositions pour étendre nos efforts en construisant des systèmes récepteurs supplémentaires de type Pathfinder ainsi que d’autres systèmes récepteurs qui peuvent explorer davantage l’univers », a-t-il déclaré. « Plus précisément, les instruments proposés devraient être capables d’explorer l’époque dite de réionisation lorsque les premières étoiles ont été allumées et ont ionisé la matière neutre de l’univers. »

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Parmi les autres institutions impliquées dans le projet figurent l’Institut canadien d’astrophysique théorique, le Jet Propulsion Laboratory, l’Université de New York, l’Université de Princeton, l’Université de Stanford, l’Université de Genève, l’Université d’Oslo, l’Université de Manchester et l’Université du Maryland.


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Les astronomes présentent un nouveau modèle pour la formation de planètes « flottantes » récemment découvertes

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Les astronomes présentent un nouveau modèle pour la formation de planètes « flottantes » récemment découvertes

La découverte récente d’une nouvelle classe potentielle de planètes lointaines et mystérieuses « flottantes » a suscité l’intérêt des astronomes depuis que de nouvelles images époustouflantes prises par le télescope spatial James Webb ont été partagées à la fin de l’année dernière.

Ces planètes candidates, connues sous le nom d'objets binaires de masse Jupiter (JuMBO), semblent tourner autour les unes des autres car elles flottent librement dans l'espace, sans être attachées à aucune étoile, ce qui contredit les théories dominantes sur le fonctionnement des systèmes planétaires.

Aujourd'hui, une nouvelle étude révolutionnaire réalisée par une équipe d'astrophysiciens de l'UNLV et de l'Université de Stony Brook a été publiée le 19 avril dans la revue Astronomie naturelleIl fournit un modèle convaincant de la façon dont ces organismes massifs se sont formés.

L’équipe a utilisé des techniques avancées, connues sous le nom de simulations directes à N corps, pour explorer comment les interactions au sein d’amas d’étoiles denses pourraient éjecter des planètes géantes qui restent liées entre elles par la gravité lorsqu’elles dérivent à travers la galaxie. Cette recherche importante fournit un modèle sur la façon dont ces mystérieux binaires se forment, comblant ainsi une lacune critique dans notre compréhension de l’évolution planétaire.

« Nos simulations montrent que des rencontres stellaires rapprochées pourraient éjecter spontanément des paires de planètes géantes de leurs systèmes d'origine, les obligeant à orbiter l'une autour de l'autre dans l'espace », a déclaré l'auteur de l'étude Yihan Wang, chercheur postdoctoral au Centre d'astrophysique du Nevada à l'UNLV. « Ces résultats pourraient changer radicalement notre perception de la dynamique planétaire et de la diversité des systèmes planétaires de notre univers. »

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La recherche indique que de tels événements sont plus susceptibles de se produire au sein d’amas d’étoiles densément peuplés, ce qui suggère que les planètes binaires flottantes pourraient être plus courantes qu’on ne le pensait auparavant. Les propriétés de ces paires planétaires, telles que leur séparation et leur excentricité orbitale, fournissent de nouvelles informations sur les conditions environnementales violentes qui influencent la formation des planètes.

« Il présente les interactions stellaires dynamiques comme un facteur important dans le développement de systèmes planétaires inhabituels dans des environnements stellaires denses », a déclaré Rosalba Perna, co-auteur de l'étude et professeur de physique et d'astronomie à l'Université de Stony Brook.

Selon les chercheurs, ces nouveaux travaux élargissent nos connaissances sur la formation planétaire et ouvrent également la voie à de futures observations utilisant le télescope spatial James Webb (JWST), qui pourraient fournir davantage de preuves à l'appui des prédictions de l'équipe.

« Comprendre la formation d'objets massifs nous aide à remettre en question et à améliorer les théories dominantes sur la formation planétaire », a déclaré Zhaohuan Zhu, astrophysicien à l'UNLV et co-auteur de l'étude. « Les observations du télescope spatial James Webb peuvent nous aider à y parvenir, en fournissant de nouvelles informations avec chaque observation qui nous aideront à mieux formuler de nouvelles théories sur la formation des planètes géantes. »

À propos du papier

« Planètes binaires flottant librement suite à leur éjection lors de rencontres stellaires rapprochées», a été publié le 19 avril dans le magazine Astronomie naturelle.

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Aperçu de la croissance des plantes et des maladies humaines

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Aperçu de la croissance des plantes et des maladies humaines

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Un criblage de suppresseur génétique identifie le RdDM comme une voie majeure pour le silençage épigénétique induit par une expansion répétée. une, Phénotypes (indiqués par leurs identifiants d'écran d'origine) des suppresseurs isolés par rapport à Bur-0. Les feuilles irrégulièrement faibles sont marquées par des flèches blanches chez le type sauvage Bur-0. Barres d'échelle, 2 cm. Brelatif III1 Niveaux d'expression de suppresseurs de gènes identifiés par criblage génétique. Les nombres représentent les identifiants d'écran d'origine et les gènes correspondants identifiés après le clonage sont indiqués ci-dessous. Niveaux d'expression moyens basés sur trois répétitions biologiques pour chaque lignée (à l'exclusion de Bur-0 et fug1n = 5 et 4, respectivement). Astérisques Indiquez les points de données individuels. sLes valeurs sont basées sur une analyse de variance unidirectionnelle avec le test post hoc de Tukey, et les polices avec des lettres différentes sont significativement différentes les unes des autres (s <0,05). Les barres d'erreur représentent s.e.mC Exemple d'analyse SHOREmap utilisant 44-2 Définit une mutation dans Paul F. . Les allèles à haute fréquence (> 0,85) sont colorés en rouge et les croix rouges représentent les allèles causals putatifs. crédit:Plantes naturelles

(2024). est ce que je: 10.1038/s41477-024-01672-5 ×

Fermer Un criblage de suppresseur génétique identifie le RdDM comme une voie majeure pour le silençage épigénétique induit par une expansion répétée.une , Phénotypes (indiqués par leurs identifiants d'écran d'origine) des suppresseurs isolés par rapport à Bur-0. Les feuilles irrégulièrement faibles sont marquées par des flèches blanches chez le type sauvage Bur-0. Barres d'échelle, 2 cm.B relatif III1 Niveaux d'expression de suppresseurs de gènes identifiés par criblage génétique. Les nombres représentent les identifiants d'écran d'origine et les gènes correspondants identifiés après le clonage sont indiqués ci-dessous. Niveaux d'expression moyens basés sur trois répétitions biologiques pour chaque lignée (à l'exclusion de Bur-0 et fug1 n = 5 et 4, respectivement). Astérisques Indiquez les points de données individuels.sLes valeurs sont basées sur une analyse de variance unidirectionnelle avec le test post hoc de Tukey, et les polices avec des lettres différentes sont significativement différentes les unes des autres ( s<0,05). Les barres d'erreur représentent s.e.m C Exemple d'analyse SHOREmap utilisant 44-2Définit une mutation dans Paul F.. Les allèles à haute fréquence (> 0,85) sont colorés en rouge et les croix rouges représentent les allèles causals putatifs. crédit:

Plantes naturelles (2024). est ce que je: 10.1038/s41477-024-01672-5 Les biologistes de l'Université Monash ont mis en lumière les mécanismes moléculaires complexes responsables de l'inactivation des gènes provoquée par des répétitions étendues dans une étude internationale. publiéaujourd'hui dans

Plantes naturelles

.

Ce phénomène a été associé à un certain nombre de maladies génétiques, notamment l'ataxie de Friedreich chez l'homme, et provoque des anomalies de développement chez des plantes telles qu'Arabidopsis thaliana.

La recherche vise à comprendre le mécanisme par lequel les répétitions amplifiées provoquent l’inactivation des gènes, une procédure clé pour contrôler l’expression des gènes.

Les nouveaux composants nécessaires à ce processus de mise au silence ont été découverts par des chercheurs à l'aide d'un modèle végétal qui présente des symptômes de défauts de croissance à des températures plus élevées mais pas à des températures plus basses.

La protéase SUMO FUG1, le lecteur d'histone AL3 et la protéine chromodomaine LHP1 ont été identifiés comme les trois acteurs les plus importants, selon l'étude.

« Ces protéines se réunissent pour créer une unité de base requise pour l'inactivation des gènes résultant d'une expansion répétée », a déclaré le Dr Sridevi Sureshkumar, auteur principal de l'étude, qui dirige le groupe de recherche génétique du groupe de recherche fondamentale de l'école des sciences biologiques de l'université Monash.

« Notre recherche révèle le rôle essentiel que jouent ces protéines dans la coordination de l'inactivation génique résultant de répétitions étendues », a déclaré le Dr Sureshkumar.

« La connaissance de ces systèmes fait non seulement progresser notre compréhension de la biologie végétale, mais donne également un aperçu des maladies humaines », a-t-elle déclaré.

Au cours de la recherche, des méthodes modernes de criblage génétique et des tests à deux hybrides sur levure ont été utilisés afin de déterminer que FUG1, une protéase SUMO non caractérisée, joue un rôle important dans l’inactivation des gènes. Après une analyse plus approfondie, il a été démontré que FUG1 interagissait avec AL3, un lecteur d'histone connu pour se lier à des marques d'histone spécifiques associées à une expression génique efficace.

De plus, les chercheurs ont découvert que la protéine AL3 interagit avec LHP1, une protéine chromodomaine qui joue un rôle dans la propagation des marques d'histone restreintes. L'inversion de l'inactivation des gènes et la suppression des symptômes associés à une expansion récurrente se sont produites en raison de la perte de fonction de l'un de ces composants au cours de l'expérience.

« Ces résultats mettent en valeur l’importance des modificateurs post-traductionnels et des lecteurs d’histone dans la régulation épigénétique », a déclaré le Dr Sureshkumar.

Elle a déclaré : « Notre étude ouvre la voie à des recherches plus approfondies sur le rôle de ces protéines dans divers processus biologiques et maladies humaines. »

« Les résultats représentent non seulement des conséquences potentielles pour la santé humaine, mais contribuent également à notre compréhension de la biologie végétale, qui est déjà avancée. »

Le Dr Sureshkumar, qui a dirigé cette étude internationale incluant des institutions du Royaume-Uni, de Chine, du Canada, d'Inde et d'Australie, a déclaré que la collaboration multinationale les avait aidés à progresser dans divers aspects de cette recherche.
Le Dr Sureshkumar a déclaré que cette recherche pourrait ouvrir la voie au développement de nouvelles techniques thérapeutiques ciblant la dérégulation épigénétique chez les personnes atteintes de maladies génétiques. Plus d'information:Sridevi Sureshkumar et al, la protéase SUMO FUG1, le lecteur d'histone AL3 et la protéine chromodomaine LHP1 font partie intégrante du silençage génique induit par l'expansion de la réplication chez Arabidopsis thaliana. Plantes naturelles

(2024).
est ce que je: 10.1038/s41477-024-01672-5


Informations magazine : Plantes naturelles

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L'Université Tsinghua développe des techniques de construction d'habitats lunaires

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L'Université Tsinghua développe des techniques de construction d'habitats lunaires

L'Université Tsinghua développe des techniques de construction d'habitats lunaires

Par Simon Mansfield

Sydney, Australie (SPX), 19 avril 2024






L'exploration de la construction d'habitats lunaires par l'Université Tsinghua met en évidence la transition de la simple exploration à la construction et à l'utilisation réelles sur la Lune, en mettant l'accent sur le durcissement du régolithe in situ. Avec près de 20 technologies différentes évaluées pour créer des matériaux à base de régolithe, l'examen du professeur Feng fournit une classification et une évaluation systématiques, identifiant les défis importants et les orientations pour les progrès futurs.

La recherche classe les techniques de durcissement des régolithes en quatre groupes en fonction de leurs mécanismes de liaison et de consolidation : durcissement par réaction (RS), frittage/fusion (SM), durcissement par liaison (BS) et formation de confinement (CF). Chaque gamme et technologie spécifique est soigneusement mesurée en termes de paramètres de processus et de performances, mettant en valeur ses diverses exigences et capacités.

La solidification réactive implique la liaison des particules de régolithe avec des composés réactifs et repose en grande partie sur des matériaux transportés par fusée, le régolithe représentant 60 à 95 % du mélange. Processus de frittage/fusion du régolithe à des températures élevées, dépassant souvent 1 000 °C, ce qui pose d’importants défis énergétiques et opérationnels. Le durcissement par liaison utilise des liants pour le collage, nécessitant moins de temps et des températures plus basses, tandis que la formation par confinement utilise un tissu pour créer des composants de sac régolithe à haute résistance, bien qu'ils puissent manquer de résistance à la compression.

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L'étude présente la méthode 8IMEM pour évaluer ces technologies, en utilisant huit indicateurs pour mesurer leur efficacité et leur adéquation à la construction de la Lune. Le remplissage Regolith occupe la première place, réduisant la consommation de ressources et d'énergie tout en permettant une configuration rapide des composants. Les technologies solaires de frittage/fusion et de fusion fonctionnent également bien, ces dernières utilisant l’énergie solaire directement dans une construction rentable.

La recherche est conforme aux objectifs progressifs des Stations internationales de recherche lunaire, établissant un plan de développement en quatre phases : laboratoire, station de recherche, hébergement et habitat, chacune étant spécifiquement conçue pour répondre à des besoins de construction et fonctionnels spécifiques. Les données quantitatives soutiennent l'utilisation de la technologie régolithe pour construire des bases lunaires, fournissant ainsi un modèle fonctionnel pour les futurs habitats lunaires.



Rapport de recherche:Construction lunaire in situ à grande échelle : évaluation quantitative des techniques de durcissement des régolithes


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