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Une nouvelle stratégie de microfabrication pour une peau de requin artificielle 3D multifonctionnelle

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Une nouvelle stratégie de microfabrication pour une peau de requin artificielle 3D multifonctionnelle

Biomimétisme : de la peau naturelle de requin à la peau de requin artificielle en 3D Crédit : Université de Hanyang

Dans la nature, les requins nagent à grande vitesse dans les profondeurs océaniques en raison de leur grande capacité à réduire la traînée. Les écoulements d’eau autour de la peau du requin sont perturbés par des structures microscopiques qui se chevauchent et se chevauchent, appelées denticules. En plus de cette rugosité de surface, l’eau glisse à une interface solide-liquide avec de nombreuses microbilles en forme de rainures sur des microcellules individuelles.


De plus, la peau de requin présente une haute résistance à la pénétration en raison de sa structure à quatre couches allant de l’émail au derme. Il existe des gradations mécaniques avec des couches dures et molles de l’extérieur vers l’intérieur de la peau de requin.

La peau de requin unique et fonctionnelle trouvée dans la nature est la motivation derrière cette étude publiée dans Matériaux avancés, le premier à fabriquer des microparticules tridimensionnelles (3D) entrelacées avec des microparticules pointues. La peau de requin artificielle 3D permet de multiples fonctions en imitant les caractéristiques morphologiques et physiques de la peau de requin naturelle.

De nombreuses études antérieures ont été menées pour développer une peau de requin artificielle qui imite la peau de requin naturelle avec des avantages fonctionnels. Cependant, il était difficile de former une morphologie 3D imbriquée tout en conservant la forme des microplaques sur les microparticules. Les déformations thermiques indésirables restent un problème pour les microdents à base de polymère qui sont périodiquement disposées avec un espacement étroit.

Pour résoudre ce problème, Wei et ses collègues ont fabriqué de petites particules à texture nervurée en utilisant un composite de particules magnétiques et de polymères flexibles. Ensuite, les microcellules 3D ont été amenées à se plier jusqu’à ce qu’elles se chevauchent sous un champ magnétique externe.

Bien que ce concept soit intéressant, il est nécessaire de corriger cette interférence magnétique pour activer la peau de requin lorsque le champ magnétique est supprimé. « Nous avons récemment développé une stratégie de stabilisation chimique de la forme pour fabriquer des peaux de requin imbriquées en 3D », a déclaré Jeong Jae-wei, professeur au Département de technologie organique et nano-ingénierie de l’Université de Hanyang.

« Les fines particules doivent être exécutées dans la direction opposée pour recouvrir une fine couche de résine polymère liquide sur la peau du requin. Après avoir changé l’exécution dans le sens avant, une fine couche de polymère est traitée, ce qui complète la microfabrication du requin artificiel 3D. peau soumise à des interférences magnétiques statiques », a déclaré Jeong Eun. Park, premier auteur de l’étude publiée :

Peau de requin 3D électriquement conductrice, fabriquée avec précision à l’aide de moteurs magnétiques. Crédit : Université de Hanyang.

« Le point unique de ce travail est la capacité de la peau de requin artificielle en 3D à présenter de multiples fonctions, alors que d’autres études n’ont pu documenter qu’une ou deux caractéristiques », a déclaré Seung-Joo Lee, collaborateur de Wei, de l’Université d’Ulsan.

L’équipe de recherche a démontré pour la première fois la réduction de la traînée, une fonction représentative de la peau naturelle du requin. La peau de requin synthétique 3D hydrophobe réduit la traînée lorsque l’eau s’écoule vers l’avant des microbilles.

« Dans la peau de requin hydrophobe, des bulles d’air de petite taille sont piégées entre des microcellules qui se chevauchent, provoquant le glissement de la couche d’eau sur les bulles d’air », a ajouté Rokyun Kwak, collaborateur de Wei, de l’Université de Hanyang.

En plus de cette fonction de réduction de la traînée, la peau de requin artificielle 3D présente un faible frottement lorsque l’échantillon est rayé vers l’avant et une résistance mécanique élevée avec récupération structurelle, grâce à la structure microorganelle entrelacée.

« Il est intéressant de noter que ces fonctions peuvent être améliorées en enduisant la peau de requin à base de polymère, mécaniquement douce, d’une couche nano-fine d’un matériau mécaniquement cassant. Ce concept est motivé par la structure en couches dure-molle de la peau de requin naturelle », a ajouté Wei.

« Normalement, une couche mécaniquement douce présente une friction de surface élevée contre le contact avec les obstacles environnants. Cependant, dans ce travail, le coefficient de friction diminue lors du revêtement de la peau de requin avec une fine couche de céramique, car des propriétés rigides et élastiques coexistent sur cette peau de requin à trois couches », Way expliqué. . Collaboratrice, Sanha Kim du Korea Advanced Institute of Science and Technology.

L’équipe de Wei a ensuite recouvert la peau de requin à trois couches d’un mince métal. Lors des tests d’indentation, la peau de requin à quatre couches a démontré une résistance accrue et un meilleur travail de récupération, par rapport à la peau de requin polymère non revêtue. En particulier en ce qui concerne la fonction de récupération structurelle, Kim a ajouté : « Le travail récupérable peut être stocké dans les microcellules incurvées tandis que de fines couches de matériaux mécaniquement fragiles peuvent améliorer l’énergie de déformation élastique de la peau de requin artificielle 3D. »

De plus, pour les applications électroniques microtexturées, lorsque la peau de requin à base de polymère est recouverte de MXène électriquement conducteur, elle présente une faible résistance électrique de 5,3 ohms.

« La peau de requin enduite de myxène permet un chauffage par effet Joule à haute température même lorsqu’une basse tension est appliquée (par exemple, 230 °C à 2,75 V). De plus, en raison du caractère hydrophile du myxène, les propriétés d’hydratation de la peau de requin changent également d’hydrophobe. à « Hydrophile », a déclaré Tae He Han, collaborateur de Wei, de l’Université de Hanyang.

« Cette recherche est la première à rendre compte des multiples fonctions pouvant être démontrées par la peau de requin artificielle en 3D, avec de nombreuses applications potentielles dans divers domaines », a déclaré Li. Par exemple, si cette technologie multifonctionnelle de peau de requin artificielle est utilisée dans l’industrie maritime, une efficacité économique peut être générée en réduisant la consommation de carburant et en augmentant la durée de vie du navire.

« Pour les applications futures, les navires équipés de peau de requin artificielle 3D devraient naviguer rapidement avec une traînée réduite, moins de friction au contact des obstacles environnants et moins de dommages dus aux impacts externes dans l’océan », a ajouté Wei.

Plus d’information:
Jeong-Eun Park et al., Programmation des fonctions anisotropes des microdentaires 3D à travers des microstructures imbriquées et multicouches, Matériaux avancés (2023). est ce que je: 10.1002/adma.202309518

Fourni par l’Université de Hanyang

la citation: Une nouvelle stratégie de microfabrication pour une peau de requin artificielle 3D multifonctionnelle (12 décembre 2023) Récupéré le 12 décembre 2023 sur https://phys.org/news/2023-12-microfabrication-strategy-multifonctionnel-3d-artificial.html

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La sonde chinoise revient sur Terre avec les premiers échantillons de la face cachée de la Lune

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La sonde chinoise revient sur Terre avec les premiers échantillons de la face cachée de la Lune

La sonde chinoise Chang’e 6 est revenue sur Terre mardi avec des échantillons de roches et de sol provenant de la face cachée de la Lune, peu explorée, dans une première mondiale.

La sonde a atterri mardi après-midi dans la région de Mongolie intérieure, dans le nord de la Chine.

Les scientifiques chinois s’attendent à ce que les échantillons renvoyés comprennent des roches volcaniques vieilles de 2,5 millions d’années et d’autres matériaux qui, espèrent-ils, répondront aux questions sur les différences géographiques de part et d’autre de la Lune.

Alors que les précédentes missions américaines et soviétiques collectaient des échantillons sur la face visible de la Lune, la mission chinoise a été la première à collecter des échantillons sur la face cachée de la Lune.

Le côté le plus proche est ce que l’on voit depuis la Terre et le côté le plus éloigné fait face à l’espace.

La face cachée est également connue pour contenir des montagnes et des cratères de météorites, ce qui contraste avec les zones relativement plates que l’on peut voir sur la face proche.

La sonde a quitté la Terre le 3 mai et son voyage a duré 53 jours. Il a foré le noyau de la Lune et extrait des roches de la surface.

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Les échantillons devraient répondre à l’une des questions scientifiques fondamentales de la recherche scientifique lunaire : quelle activité géologique est responsable des différences entre les deux faces ? Zhongyu Yu, géoscientifique à l’Académie chinoise des sciences, a déclaré dans un communiqué publié dans Innovation, une revue publiée en partenariat avec l’académie.

Ces dernières années, la Chine a lancé avec succès plusieurs missions sur la Lune et collecté des échantillons de sa face proche à l’aide de la sonde Chang’e 5.

Les scientifiques espèrent également que la sonde restituera des matériaux portant des traces d’impacts de météorites du passé de la Lune.

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Une vidéo montre les débris d’un missile chinois présumé tombant sur le village après son lancement

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Une vidéo montre les débris d’un missile chinois présumé tombant sur le village après son lancement


Hong Kong
CNN

Des débris soupçonnés d’être issus d’un missile chinois ont été vus tomber au sol au-dessus d’un village du sud-ouest de la Chine samedi, laissant derrière eux une traînée de fumée jaune vif et poussant les villageois à fuir, selon l’agence de presse officielle chinoise Xinhua. Vidéos sur les réseaux sociaux chinois et envoyé à CNN par un témoin local.

Les images dramatiques sont apparues en ligne peu de temps après le lancement de la fusée porteuse Longue Marche 2C. Lancé 15 heures. La fusée a été lancée samedi, heure locale (3 h HE) depuis le centre de lancement de satellites de Xichang, dans le sud-ouest de la province du Sichuan.

La fusée a envoyé en orbite le Variable Space Object Observer, un puissant satellite développé par la Chine et la France pour étudier l’explosion d’étoiles la plus lointaine connue sous le nom de sursauts gamma.

Le dirigeant chinois Xi Jinping s’est engagé à consolider la position de son pays en tant que puissance spatiale dominante et à intensifier ses missions spatiales pour rivaliser avec d’autres grandes puissances mondiales, dont les États-Unis.

Le lancement a eu lieu samedi Annoncer Un « succès total » a été obtenu par la China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC), un entrepreneur public qui a développé la fusée Longue Marche 2C.

CNN a contacté le CASC et le Bureau d’information du Conseil d’État, qui gère les demandes de presse du gouvernement chinois, y compris l’agence spatiale chinoise, pour obtenir leurs commentaires.

Une vidéo publiée sur Kuaishu, un site chinois de courtes vidéos, montre un long morceau de débris cylindrique tombant sur un village rural et s’écrasant près d’une colline, avec de la fumée jaune s’échappant d’une extrémité.

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CNN a identifié l’emplacement géographique de la vidéo qui sera filmée depuis le village de Xianqiao dans la province du Guizhou, adjacent au site de lancement dans la province du Sichuan au sud-est. La vidéo a été publiée sur Kuaishou à partir d’une adresse IP située dans le Guizhou.

D’autres vidéos diffusées sur les plateformes de médias sociaux chinoises et analysées par CNN montraient des chutes de débris sous plusieurs angles. Dans l’une d’elles, des villageois, dont des enfants, ont été vus s’enfuir en regardant la trace orange dans le ciel, tandis que certains se bouchaient les oreilles en prévision de la collision.

Certaines vidéos ont été supprimées lundi après-midi.

Des témoins oculaires ont déclaré sur les réseaux sociaux avoir entendu une forte explosion après que les débris soient tombés au sol. Un témoin oculaire a déclaré à CNN qu’il avait vu le missile tomber « de ses propres yeux ». Ils ont ajouté : « Il y avait une forte odeur et le bruit d’une explosion ».

Dans un avis gouvernemental désormais supprimé, republié par un villageois local peu après le lancement, les autorités ont indiqué que la municipalité de Xinba, près du village de Qianqiao, devait mener une « mission de récupération des débris de missiles » de 14h45 à 15h15, heure locale. . L’heure est samedi.

Les résidents ont été invités à quitter leur domicile et autres bâtiments une heure avant le lancement et à se disperser dans des zones plus ouvertes pour observer le ciel. Ils ont été avertis de rester à l’écart de l’épave pour éviter les dommages causés par « des gaz toxiques et une explosion », selon l’avis.

Il est « strictement interdit » aux résidents de prendre des photos de l’épave ou de « publier des vidéos sur ce sujet sur Internet », indique l’avis.

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Aucun blessé n’a été signalé dans l’immédiat par les autorités locales.

Markus Schiller, expert en missiles et associé de recherche principal à l’Institut international de recherche sur la paix de Stockholm, a déclaré que les débris semblent être le propulseur du premier étage de la fusée Longue Marche 2C, qui utilise un carburant liquide composé de tétroxyde d’azote et de diméthylhydrazine asymétrique (UDMH). ).

« Ce mélange crée toujours des traînées de fumée orange. Il est hautement toxique et cancérigène », a déclaré Schiller. « Tous les êtres vivants qui inhalent ce produit vont connaître des moments difficiles dans un avenir proche. »

Il a ajouté que de tels incidents se produisent fréquemment en Chine en raison de son site de lancement.

« Si vous souhaitez lancer quelque chose sur une orbite terrestre basse, vous le lancez généralement vers l’est pour bénéficier d’un élan supplémentaire de la rotation de la Terre. Mais si vous lancez vers l’est, il y a toujours des villages sur le chemin du premier. boosters de scène.

La plupart des fusées chinoises sont lancées depuis les trois sites de lancement intérieurs du pays : Xichang au sud-ouest, Jiuquan dans le désert de Gobi au nord-ouest et Taiyuan au nord. Ces bases ont été construites pendant la guerre froide et ont été délibérément placées loin des côtes pour des raisons de sécurité.

En 2016, un quatrième site de lancement, Wenchang, a été ouvert sur l’île de Hainan, la province la plus méridionale du pays.

En comparaison, la NASA et l’Agence spatiale européenne lancent généralement leurs fusées depuis des sites côtiers vers l’océan, a déclaré Schiller, également directeur de ST Analytics à Munich, en Allemagne.

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Il a ajouté que les agences spatiales occidentales ont largement éliminé ce type de propulseur liquide hautement toxique pour leurs programmes spatiaux civils, que la Chine et la Russie utilisent toujours.

Les fusées à plusieurs étages rejettent des débris peu de temps après le lancement, le long de trajectoires pouvant être prédites avant le lancement.

Avant chaque lancement, l’autorité de l’aviation civile chinoise publie généralement un avis aux pilotes, connu sous le nom de NOTAM, les avertissant des « zones de danger temporaires » où des débris de missiles sont susceptibles de tomber.

Les débris des missiles chinois ont déjà touché des villages. En décembre 2023, des fragments de missiles sont tombés dans la province méridionale du Hunan, endommageant deux maisons, ont rapporté les médias officiels. En 2002, il y avait un garçon dans le nord de la Chine blessé Lorsque des fragments d’un lancement de satellite sont tombés sur son village de la province du Shaanxi.

« Je pense que nous verrons quelque chose comme ça pendant longtemps, dans de nombreuses années à venir », a déclaré Schiller.

La Chine a déjà été critiquée par la communauté spatiale internationale pour sa gestion des débris des propulseurs de fusée qui sont devenus incontrôlables à leur retour sur Terre.

En 2021, La NASA a critiqué la Chine Pour ne pas avoir « respecté les normes responsables » après que les débris de sa fusée incontrôlable Longue Marche 5B soient tombés dans l’océan Indien juste à l’ouest des Maldives après être rentrés dans l’atmosphère.

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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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