Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Przechodząca obok gwiazda zwiększa szanse na powstanie życia
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Sonda Gaia odkryła 55 gwiazd, które z dużą prędkością zostały wyrzucone z gromady R136, znajdującej się Wielkim Obłoku Magellana, galaktyce satelitarnej Drogi Mlecznej. Odkrycie oznacza, że liczba gwiazd uciekających z gromady jest 10-krotnie większa niż dotychczas przypuszczano. Do wyrzucenia gwiazd może dochodzić w młodych gromadach w wyniku bliskich spotkań znajdujących się tam nowo narodzonych gwiazd.
Naukowcy z Uniwersytetów w Lejdzie, Amsterdamie i Uniwersytetu Radbound odkryli, że młoda gromada R136 w ciągu około 2 milionów lat pozbyła się nawet 1/3 z najbardziej masywnych gwiazd. Zostały one wyrzucone z gromady z prędkością przekraczającą 100 000 km/h. Niektóre z nich dotarły na odległość nawet 1000 lat świetlnych, zanim zakończyły życie jako supernowe.
Zaskakująca była nie tylko duża liczba gwiazd i ich prędkość, ale również fakt, że doszło do dwóch epizodów ich wyrzucania. Pierwsze takie wydarzenie miało miejsce około 1,8 miliona lat temu, gdy gromada powstała. Epizod ten odpowiada wydarzeniom, jakie mają miejsce podczas powstawania gromad gwiazd. Jednak do drugiego wyrzucenia gwiazd doszło zaledwie 200 000 lat temu i wydarzenie to ma zupełnie inną charakterystykę. Na przykład gwiazdy wyrzucone podczas drugiego epizodu poruszają się wolniej i nie zostały wystrzelone w przypadkowych kierunkach, wyjaśnia doktorant Mitchel Stoop, który stał na czele grupy badawczej.
Zdaniem naukowców do drugiego epizodu doszło w wyniku interakcji R136 z inną gromadą, którą odkryto w 2012 roku. Ten drugi epizod może być sygnałem, że w niedługiej przyszłości dojdzie do połączenia się obu gromad.
Masywne gwiazdy szybko kończą życie jako supernowe. Zwykle istnieją kilka milionów lat i eksplodują w tych samych regionach, w których się narodziły. R136 to wyjątkowa gromada. Zawiera setki tysięcy gwiazd, w tym i takie o masie do 300 mas Słońca. Stanowi on część wielkiego regionu formowania gwiazd o średnicy 5 milionów lat świetlnych. Nigdy wcześniej nie odnotowano też, by tak duża liczba szybko poruszających się gwiazd opuszczała tę samą gromadę.
Teraz, gdy zaobserwowaliśmy, że 1/3 masywnych gwiazd została wyrzucona z obszaru, w którym powstały – a tym samym zaczęły one wywierać wpływ na dalsze regiony – możemy przypuszczać, że wpływ masywnych gwiazd na ewolucję i strukturę galaktyk jest większy, niż dotychczas sądziliśmy. Możliwe nawet, że takie uciekające gwiazdy narodzone we wczesnym wszechświecie miały ważny udział w procesie rejonizacji, kiedy rozproszony wodór został ponownie zjonizowany, stwierdza współautor badań, Lex Kaper.
Gaia znajduje się w odległości 1,5 miliona kilometrów od Ziemi. Zadaniem sondy jest precyzyjne określanie pozycji, prędkości i kierunku ruchu ponad miliarda gwiazd. Holenderscy naukowcy chcieli przetestować możliwości teleskopu, więc na obiekt badań wybrali R136, który leży w odległości 160 000 lat świetlnych od Ziemi. To granica możliwości Gai. R136 powstała niedawno, więc wystrzelone z niej gwiazdy znajdują się tak blisko, że bardzo trudno jest je zidentyfikować. Jeśli jednak znajdzie się wystarczająco dużo takich gwiazd, można przeprowadzić wiarygodne modelowanie statystyczne, wyjaśnia Alex de Koter. Gaia spisała się wyjątkowo dobrze, dostarczając danych, które zaskoczyły naukowców.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Dzięki pracy zawodowych astronomów, astronomów-amatorów oraz wykorzystaniu sztucznej inteligencji udało się odnaleźć niezwykły zaćmieniowy układ potrójny TIC 290061484. Odkryto go w danych z TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Układ złożony jest z dwóch gwiazd, które obiegają się w ciągu 1,8 doby, oraz trzeciej gwiazdy, obiegającej tę parę w ciągu 25 dni. To rekordowo ciasny układ potrójny. Dotychczasowym rekordzistą był ten odkryty w 1956 roku, gdzie dwie gwiazdy były obiegane przez trzecią w ciągu 33 dni.
TIC 290061484 znajduje się w Gwiazdozbiorze Łabędzia i z naszej perspektywy wydaje się niemal płaski. Przez to każda z gwiazd przesłania swoje towarzyszki, blokując część ich światła. I to właśnie dzięki tym zmianom jasności udało się układ odnaleźć.
Najpierw naukowcy przeanalizowali olbrzymią liczbę danych z TESS, odfiltrowując z nich te informacje, które świadczyły o istnieniu zaćmień. Następnie niewielka grupa astronomów-amatorów dokonała kolejnych analiz, poszukując w danych szczególnie interesujących przypadków. Ci amatorzy to osoby, które po raz pierwszy spotkały się online, biorąc udział w projekcie Planet Hunters. Zakończył się on w 2013 roku, ale grupa nie zaprzestała pracy. Skontaktowała się z zawodowymi astronomami i wspólnie zapoczątkowali projekt Visual Survey Group. Wspólnie szukamy głównie śladów kompaktowych układów składających się z wielu gwiazd, niezwykłych gwiazd zmiennych w układach podwójnych oraz nietypowych obiektów, mówi emerytowany profesor fizyki z MIT, Saul Rappaport.
Nowo odkryty układ jest tak kompaktowy, że zmieściłby się wewnątrz orbity Merkurego. Jest stabilny tylko dlatego, że orbity wszystkich trzech gwiazd znajdują się niemal na tej samej płaszczyźnie. Dlatego grawitacja każdej z nich nie zakłóca zbytnio ruchu pozostałych. Orbity gwiazd są prawdopodobnie stabilne od milionów lat. Zdaniem profesora Rappaporta, gwiazdy uformowały się w ramach tego samego procesu, który jednocześnie uniemożliwił utworzenie się planet blisko którejkolwiek z nich. Jedyne planety, które potencjalnie mogłyby tam istnieć, to takie, krążące wokół całego układu, jakby był on jedną gwiazdą.
Uczeni mówią, że z czasem wewnętrzne gwiazdy układu będą się starzały i zwiększały swoją objętość, co doprowadzi do ich połączenia się i powstania supernowej. Będzie to miało miejsce za 20-40 milionów lat.
Naukowcy z niecierpliwością czekają na uruchomienie Nancy Grace Roman Space Telescope. Dostarczy on znacznie bardziej szczegółowych danych niż TESS. Dość wspomnieć, że to, co w TSS widzimy jako 1 piksel, w Roman Telescope będzie reprezentowane przez 36 000 pikseli. TESS daje nam szeroki ogląd całego nieboskłonu, Roman pozwoli zaś sięgnąć wzrokiem znacznie dalej, aż do centrum Drogi Mlecznej. Będzie też w stanie odnaleźć układy zaćmieniowe składające się ze znacznie większej liczby gwiazd. Uczeni liczą na to, że zaobserwuje on układy 6 i więcej gwiazd. Zanim odkryto potrójne układy zaćmieniowe, nawet nie przypuszczano, że one istnieją. Roman może pokazać nam nigdy wcześniej niewidziane obiekty i układy, dodaje Tamás Borkovits z Uniwersytetu w Segedynie na Węgrzech.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wszystkie organizmy żywe wykorzystują metale w czasie podstawowych funkcji życiowych, od oddychania po transkrypcję DNA. Już najwcześniejsze organizmy jednokomórkowe korzystały z metali, a metale znajdziemy w niemal połowie enzymów. Często są to metale przejściowe. Naukowcy z University of Michigan, California Institute of Technology oraz University of California, Los Angeles, twierdzą, że żelazo było tym metalem przejściowym, który umożliwił powstanie życia.
Wysunęliśmy radykalną hipotezę – żelazo było pierwszym i jedynym metalem przejściowym wykorzystywanym przez organizmy żywe. Naszym zdaniem życie oparło się na tych metalach, z którymi mogło wchodzić w interakcje. Obfitość żelaza w pierwotnych oceanach sprawiła, że inne metale przejściowe były praktycznie niewidoczne dla życia, mówi Jena Johnson z University of Michigan.
Johnson połączyła siły z profesor Joan valentine z UCLA i Tedem Presentem z Caltechu. Profesor Valentine od dawna bada, jakie metale wchodziły w skład enzymów u wczesnych form życia, umożliwiając im przeprowadzanie niezbędnych procesów życiowych. Od innych badaczy wielokrotnie słyszała, że przez połowę historii Ziemi oceany były pełne żelaza. W mojej specjalizacji, biochemii i biochemii nieorganicznej, w medycynie i w procesach życiowych, żelazo jest pierwiastkiem śladowym. Gdy oni mi powiedzieli, że kiedyś nie było pierwiastkiem śladowym, dało mi to do myślenia, mówi uczona.
Naukowcy postanowili więc sprawdzić, jak ta obfitość żelaza w przeszłości mogła wpłynąć na rozwój życia. Ted Present stworzył model, który pozwolił na sprecyzowanie szacunków dotyczących koncentracji różnych metali w ziemskich oceanach w czasach, gdy rozpoczynało się życie. Najbardziej dramatyczną zmianą, jaka zaszła podczas katastrofy tlenowej, nie była zmiana koncentracji innych metali, a gwałtowny spadek koncentracji żelaza rozpuszczonego w wodzie. Nikt dotychczas nie badał dokładnie, jaki miało to wpływ na życie, stwierdza uczona.
Badacze postanowili więc sprawdzić, jak przed katastrofą tlenową biomolekuły mogły korzystać z metali. Okazało się, że żelazo spełniało właściwie każdą niezbędną rolę. Ich zdaniem zdaniem, ewolucja może korzystać na interakcjach pomiędzy jonami metali a związkami organicznymi tylko wówczas, gdy do interakcji takich dochodzi odpowiednio często. Obliczyli maksymalną koncentrację jonów metali w dawnym oceanie i stwierdzili, że ilość jonów innych biologiczne istotnych metali była o całe rzędy wielkości mniejsza nią ilość jonów żelaza. I o ile interakcje z innymi metalami w pewnych okolicznościach mogły zapewniać ewolucyjne korzyści, to - ich zdaniem - prymitywne organizmy mogły korzystać wyłącznie z Fe(II) w celu zapewnienia sobie niezbędnych funkcji spełnianych przez metale przejściowe.
Valentine i Johnson chciały sprawdzić, czy żelazo może spełniać w organizmach żywych te funkcje, które obecnie spełniają inne metale. W tym celu przejrzały literaturę specjalistyczną i stwierdziły, że o ile obecnie życie korzysta z innych metali przejściowych, jak cynk, to nie jest to jedyny metal, który może zostać do tych funkcji wykorzystany. Przykład cynku i żelaza jest naprawdę znaczący, gdyż obecnie cynk jest niezbędny do istnienia życia. Pomysł życia bez cynku był dla mnie trudny do przyjęcia do czasu, aż przekopałyśmy się przez literaturę i zdałyśmy sobie sprawę, że gdy nie ma tlenu, który utleniłby Fe(II) do Fe(III) żelazo często lepiej spełnia swoją rolę w enzymach niż cynk, mówi Valentine. Dopiero po katastrofie tlenowej, gdy żelazo zostało utlenione i nie było tak łatwo biologicznie dostępne, życie musiało znaleźć inne metale, które wykorzystało w enzymach.
Zdaniem badaczy, życie w sytuacji powszechnej dostępności żelaza korzystało wyłącznie z niego, nie pojawiła się potrzeba ewolucji w kierunku korzystania w innych metali. Dopiero katastrofa tlenowa, która dramatycznie ograniczyła ilość dostępnego żelaza, wymusiła ewolucję. Organizmy żywe, by przetrwać, musiały zacząć korzystać z innych metali. Dzięki temu pojawiły się nowe funkcje, które doprowadziły do znanej nam dzisiaj różnorodności organizmów żywych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Zachodzące w przestrzeni kosmicznej procesy, w czasie których powstają gwiazdy, mogą prowadzić też do pojawienia się obiektów o masie nieco większej od Jowisza. Badacze korzystający z Teleskopu Webba odkryli w mgławicy NGC 1333 aż sześć takich niezwykłych obiektów o masie planety, ale niepowiązanych grawitacyjne z żadną gwiazdą. Powstały w procesie takim, jak powstają gwiazdy, czyli zapadnięcia się gazu i pyłu, ale ich masa odpowiada masie planet. Badamy granice procesów formowania się gwiazd. Jeśli masz obiekt, który wygląda jak młody Jowisz, to czy jest możliwe, by w odpowiednich warunkach przekształcił się w gwiazdę? To ważne pytanie w kontekście zrozumienia powstawania gwiazd i planet, mówi główny autor badań, astrofizyk Adam Langeveld z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.
Dane z Webba sugerują, że odkryte obiekty mają masę od 5 do 10 razy większą niż masa Jowisza. To oznacza, że są jednymi z najlżejszych znanych nam obiektów, które powstały w procesach, w jakich powstają gwiazdy oraz brązowe karły, obiekty o masie 13–80 mas Jowisza, zbyt małej, by zaszła przemiana wodoru w hel.
Wykorzystaliśmy niezwykła czułość Webba w zakresie podczerwieni, by odnaleźć najsłabiej świecące obiekty w młodej gromadzie gwiazd. Poszukujemy odpowiedzi na podstawowe dla astronomii pytanie o najmniej masywny obiekt podobny do gwiazdy. Okazuje się, że najmniejsze swobodne obiekty powstające w procesach takich, jak gwiazdy, mogą mieć masę taką, jak gazowe olbrzymy krążące wokół pobliskich gwiazd, wyjaśnia profesor Ray Jayawardhana, który nadzorował badania. Nasze obserwacje potwierdzają, że obiekty o masie planetarnej mogą powstawać w wyniku dwóch procesów. Jeden to kurczenie się chmur pyłu i gazu – czyli tak jak tworzą się gwiazdy – drugi zaś to powstawanie planet w znajdującym się wokół gwiazdy dysku akrecyjnym z pyłu i gazu. Tak właśnie powstał Jowisz i inne planety Układu Słonecznego, dodaje Jayawardhana.
Najbardziej intrygującym z obiektów znalezionych przez Webba jest ten najlżejszy, o masie 5-krotnie większej od Jowisza. Obecność wokół niego dysku akrecyjnego wskazuje, że obiekt najprawdopodobniej uformował się takim procesie, w jakim powstają gwiazdy. Sam dysk również interesuje badaczy. Nie można wykluczyć, że mogą z nim pojawić się planety. To może być żłobek miniaturowego układu planetarnego, znacznie mniejszego niż nasz układ, dodaje Alexander Scholz, astrofizyk z University of St. Andrews.
Co interesujące, Webb nie zarejestrował – a ma takie możliwości – żadnego obiektu o masie mniejszej niż 5 mas Jowisza. Może to oznaczać dolną granicę masy obiektów formujących się z zapadnięcia chmur pyłu i gazu.
Autorzy badań przeanalizowali też profil światła wszystkich nowo znalezionych obiektów oraz dokonali ponownej analizy profilu światła 19 znanych brązowych karłów. Odkryli przy tym brązowego karła, który ma towarzysza o masie planety. To rzadkie znalezisko rzuca wyzwanie naszym modelom tworzenia się układów podwójnych.
W najbliższych miesiącach naukowcy chcą zająć się analizą atmosfer nowo odkrytych obiektów i porównać je do brązowych karłów oraz gazowych olbrzymów.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Jedno z ważnych pytań o początki życia brzmi: w jaki sposób cząstki RNA swobodnie przemieszczające się w pierwotnej zupie zostały opakowane w chronione błoną komórki. Odpowiedź na to pytanie zaproponowali właśnie na łamach Science Advances inżynierowie i chemicy z Uniwersytetów w Chicago i w Houston oraz Jack Szostak, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny. W swoim artykule pokazują, jak przed 3,8 miliardami lat krople deszczu mogły ochronić pierwsze protokomórki i umożliwić powstanie złożonych organizmów żywych.
Uczeni przyjrzeli się koacerwatom, dużym grupom cząstek, samoistnie tworzącym się w układach koloidalnych (niejednorodnych mieszaninach). Zachowanie koacerwatów można porównać do zachowania kropli oleju w wodzie.
Już dawno pojawiła się hipoteza, że nie posiadające błon mikrokrople koacerwatów mogły być modelowymi protokomórkami, gdyż mogą rosnąć, dzielić się i gromadzić wewnątrz RNA. Jednak błyskawiczna wymiana RNA pomiędzy koacerwatami, ich szybkie łączenie się, zachodzące w ciągu minut oznaczają, że poszczególne krople nie są w stanie utrzymać swojej odrębności genetycznej. To zaś oznacza, że ewolucja darwinowska nie jest możliwa, a populacja takich protokomórek byłaby narażona na błyskawiczne załamanie w wyniku rozprzestrzeniania się pasożytniczego RNA, czytamy w artykule. Innymi słowy każda kropla, która zawierałaby mutację potencjalnie użyteczną na drodze do powstania życia, błyskawicznie wymieniałaby swoje RNA z innymi RNA, nie posiadającymi takich pożytecznych mutacji. W bardzo szybkim tempie wszystkie krople stałyby się takie same. Nie byłoby różnicowania, konkurencji, a zatem nie byłoby ewolucji i nie mogłoby powstać życie.
Jeśli dochodzi do ciągłej wymiany molekuł czy to między kroplami czy między komórkami i po krótkim czasie wszystkie one wyglądają tak samo, to nie pojawi się ewolucja. Będziemy mieli grupę klonów, wyjaśnia Aman Agrawal z Pritzker School of Molecular Engineering na University of Chicago.
Nauka od dawna zastanawia się, co było pierwszą molekułą biologiczną. To problem kury i jajka. DNA koduje informacje, ale nie przeprowadza żadnych działań. Białka przeprowadzają działania, ale nie przenoszą informacji. Badacze tacy jak Szostak wysunęli hipotezę, że pierwsze było RNA. To molekuła jak DNA, zdolna do kodowania informacji, ale zawija się jak białko.
RNA było więc kandydatem na pierwszy materiał biologiczny, a koacerwaty kandydatami na pierwsze protokomórki. Wszystko wydawało się dobrze układać, aż w 2014 roku Szostak opublikował artykuł, w którym informował, że wymiana materiału pomiędzy kroplami koacerwatów zachodzi zbyt szybko. Możesz stworzyć różnego rodzaju krople koacerwatów, ale nie zachowają one swojej unikatowej odrębności. Zbyt szybko będą wymieniały RNA. To był problem z którym przez długi czas nie potrafiono sobie poradzić, mówi Szostak.
W naszym ostatnim artykule wykazaliśmy, że problem ten można przynajmniej częściowo przezwyciężyć, jeśli koacerwaty zamkniemy w wodzie destylowanej – na przykład wodzie deszczowej czy jakiejś innej słodkiej wodzie. W kroplach takich pojawia się rodzaj wytrzymałej błony, która ogranicza wymianę zawartości, dodaje uczony.
Na trop tego zjawiska naukowcy wpadli, gdy Aman Agrawal był na studiach doktoranckich. Badał zachowanie koacerwatów poddanych działaniu pola elektrycznego w destylowanej wodzie. Jego badania nie miały nic wspólnego z początkami życia. Interesował go fascynujący materiał z inżynieryjnego punktu widzenia. Manipulował napięciem powierzchniowym, wymianą soli, molekuł itp. Chciał w swojej pracy doktorskiej badać podstawowe właściwości koacerwatów.
Pewnego dnia Agrawal jadł obiad z promotorem swojej pracy magisterskiej, profesorem Alamgirem Karimem oraz jego starym znajomym, jednym ze światowych ekspertów inżynierii molekularnej, Matthew Tirrellem. Tirrell zaczął się zastanawiać, jak badania Agrawala nad wpływem wody destylowanej na koacerwaty mogą się mieć do początków życia na Ziemi. Zadał swoim rozmówcom pytanie, czy 3,8 miliarda lat temu na naszej planecie mogła istnieć woda destylowana. Spontanicznie odpowiedziałem „deszczówka”! Oczy mu się zaświeciły i od razu było widać, że jest podekscytowany tym pomysłem. Tak połączyły się nasze pomysły, wspomina profesor Karim.
Tirrell skontaktował Agrawla z Szostakiem, który niedawno rozpoczął na Uniwersytecie Chicagowskim nowy projekt badawczy, nazwany z czasem Origins of Life Initiative. Profesor Tirrel zadał Szostakowi pytanie: Jak sądzisz, skąd na Ziemi przed powstaniem życia mogła wziąć się woda destylowana. I Jack odpowiedział dokładnie to, co już usłyszałem. Że z deszczu.
Szostak dostarczył Agrawalowi próbki DNA do badań, a ten odkrył, że dzięki wodzie destylowanej transfer RNA pomiędzy kroplami koacerwatów znacząco się wydłużył, z minut do dni. To wystarczająco długo, że mogło dochodzić do mutacji, konkurencji i ewolucji. Gdy mamy populację niestabilnych protokomórek, będą wymieniały materiał genetyczny i staną się klonami. Nie ma tutaj miejsca na ewolucję w rozumieniu Darwina. Jeśli jednak ustabilizujemy te protokomórki tak, by przechowywały swoją unikatową informację wystarczająco długo, co najmniej przez kilka dni, może dojść do mutacji i cała populacja będzie ewoluowała, stwierdza Agrawal.
Początkowo Agrawal prowadził swoje badania z komercyjnie dostępną laboratoryjną wodą destylowaną. Jest ona wolna od zanieczyszczeń, ma neutralne pH. Jest bardzo odległa od tego, co występuje w naturze. Dlatego recenzenci pisma naukowego, do którego miał trafić artykuł, zapytali Agrawala, co się stanie, jeśli woda będzie miała odczyn kwasowy, będzie bardziej podobna do tego, co w naturze.
Naukowcy zebrali więc w Houston deszczówkę i zaczęli z nią eksperymentować. Gdy porównali wyniki badań z wykorzystaniem naturalnej deszczówki oraz wody destylowanej laboratoryjnie, okazało się, że są one identyczne. W obu rodzajach wody panowały warunki, które pozwalałyby na ewolucję RNA wewnątrz koacerwatów.
Oczywiście skład chemiczny deszczu, który pada obecnie w Houston, jest inny, niż deszczu, który padał na Ziemi przed 3,8 miliardami lat. To samo zresztą można powiedzieć o modelowych protokomórkach. Autorzy badań dowiedli jedynie, że taki scenariusz rozwoju życia jest możliwy, ale nie, że miał miejsce.
Molekuły, których użyliśmy do stworzenia naszych protokomórek to tylko modele do czasu, aż znajdziemy bardziej odpowiednie molekuły. Środowisko chemiczne mogło się nieco różnić, ale zjawiska fizyczne były takie same, mówi Agrawal.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.