.Fermi spots a supernova's 'fizzled' gamma-ray burst
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.Fermi spots a supernova's 'fizzled' gamma-ray burst
페르미, 초신성의 '흐릿한' 감마선 폭발 발견
NASA 고다드 우주 비행 센터 Francis Reddy 무거운 별의 핵이 붕괴되면 블랙홀을 형성할 수 있습니다. 주변 물질의 일부는 여기에 설명된 것처럼 반대 방향으로 거의 빛의 속도로 바깥쪽으로 돌진하는 강력한 제트의 형태로 빠져 나옵니다. 일반적으로 붕괴하는 별의 제트는 몇 초에서 몇 분 동안 감마선을 생성합니다. 천문학자들은 GRB 200826A의 제트가 빠르게 차단되어 지금까지 본 적 없는 붕괴하는 별에서 가장 짧은 감마선 폭발(자홍색)을 생성했다고 생각합니다. 출처: NASA 고다드 우주 비행 센터/크리스 스미스(KBRwyle) JULY 26, 2021
-2020년 8월 26일, NASA의 페르미 감마선 우주 망원경은 현재 우주의 거의 절반 동안 지구를 향해 질주해 온 고에너지 복사 펄스를 감지했습니다. 약 1초 밖에 지속되지 않아 기록에 남을 만한 것으로 밝혀졌습니다. 이는 지금까지 본 적 없는 거대한 별의 죽음으로 인한 가장 짧은 감마선 폭발(GRB)이었습니다.
-GRB는 수십억 광년에 걸쳐 탐지할 수 있는 우주에서 가장 강력한 사건입니다. 천문학자들은 그 사건이 2초 이상 지속되는지 여부에 따라 길거나 짧은 것으로 분류합니다. 그들은 무거운 별 의 소멸과 관련된 긴 폭발을 관찰 하지만 짧은 폭발은 다른 시나리오와 연결되어 있습니다.
중국 난징대학교와 라스베이거스 네바다대학교의 장빈빈은 "거대한 별의 일부 GRB가 짧은 GRB로 등록될 수 있다는 것을 이미 알고 있었지만 이것이 도구적 한계 때문이라고 생각했다"고 말했다. "이 폭발은 확실히 짧은 지속 시간의 GRB이기 때문에 특별하지만 다른 속성은 붕괴하는 별에서 비롯된 것임을 지적합니다. 이제 우리는 죽어가는 별도 짧은 폭발을 일으킬 수 있다는 것을 알고 있습니다."
https://youtu.be/gkJUy-jLe78천문학자들은 NASA의 페르미 감마선 우주 망원경, 기타 우주 임무, 지상 관측소의 데이터를 결합하여 짧지만 강력한 방사선 폭발인 GRB 200826A의 기원을 밝혀냈습니다. 붕괴하는 별에 의해 작동되는 것으로 알려진 가장 짧은 폭발이며 거의 발생하지 않았습니다. 출처: NASA 고다드 우주 비행 센터
GRB 200826A로 명명된 이 폭발은 7월 26일 월요일 Nature Astronomy 에 발표된 두 논문의 주제입니다 . Zhang이 이끄는 첫 번째 논문 은 감마선 데이터를 탐구합니다. 두 번째는 메릴랜드 대학교 칼리지 파크와 메릴랜드 그린벨트에 있는 NASA 고다드 우주 비행 센터의 박사 과정 학생인 Tomás Ahumada가 이끄는 GRB의 희미해지는 다중 파장 잔광과 뒤이은 초신성 폭발의 떠오르는 빛을 설명합니다. Ahumada는 "이 사건은 사실상 전혀 일어나지 않을 뻔한 사건이었다고 생각합니다."라고 말했습니다. "그래도 이 폭발은 같은 시간 동안 은하계 전체가 방출하는 에너지의 1,400만 배에 달하는 에너지를 방출하여 지금까지 본 것 중 가장 에너지가 넘치는 단기 GRB 중 하나가 되었습니다." 태양보다 훨씬 무거운 별에 연료가 고갈되면 중심핵이 갑자기 붕괴되어 블랙홀을 형성합니다. 물질이 블랙홀을 향해 소용돌이치면서 일부는 반대 방향으로 거의 빛의 속도로 바깥쪽으로 돌진하는 두 개의 강력한 제트 형태로 탈출합니다. 천문학자들은 이러한 제트 중 하나가 우연히 지구를 거의 직접 가리킬 때만 GRB를 감지합니다. 각각의 제트는 별을 뚫고 몇 분 동안 지속되는 가장 높은 에너지 형태의 감마선 펄스를 생성합니다. 폭발 후, 붕괴된 별은 초신성으로 빠르게 팽창합니다.
GRB 200826A의 희미한 잔광(중앙)의 발견 이미지. 크레딧: ZTF 및 T. Ahumada et al., 2021
반면에 짧은 GRB는 항성 붕괴 중에 형성되는 중성자별과 같은 조밀한 물체 쌍이 수십억 년에 걸쳐 안쪽으로 나선을 이루고 충돌할 때 형성됩니다. 페르미 관측은 최근에 가까운 은하에서 고립된 초자성 중성자별의 거대한 플레어가 짧은 GRB로 가장한다는 것을 보여주는 데 도움이 되었습니다.
GRB 200826A는 단 0.65초 동안 지속되는 고에너지 방출의 날카로운 폭발이었습니다. 팽창하는 우주를 영겁 동안 여행한 후, 신호는 페르미의 감마선 버스트 모니터에 의해 감지되었을 때 약 1초 길이로 늘어났습니다. 이 사건은 약 930,000마일(150만 킬로미터) 떨어진 지구와 태양 사이의 한 지점을 도는 NASA의 Wind 임무와 2001년부터 붉은 행성을 공전하고 있는 Mars Odyssey에 탑재된 기기에서도 나타났습니다. ESA(유럽 우주 Agency's) INTEGRAL 위성도 폭발을 관찰했습니다.
이 모든 임무는 Fermi 프로젝트가 모든 미국 자금을 제공하는 IPN(InterPlanetary Network)이라는 GRB 위치 지정 시스템에 참여합니다. 버스트가 각 탐지기에 약간 다른 시간에 도달하기 때문에 어떤 쌍이든 하늘에서 발생한 위치를 좁히는 데 사용할 수 있습니다. GRB 후 약 17시간 후, IPN은 위치를 안드로메다 별자리의 비교적 작은 하늘 부분으로 좁혔습니다. 연구팀은 팔로마 천문대에서 국립과학재단이 자금을 지원하는 츠비키 과도 시설(ZTF)을 사용하여 GRB의 퇴색 잔광과 관련될 수 있는 가시광선의 변화를 하늘에서 스캔했습니다. "이 검색을 수행하는 것은 건초 더미에서 바늘을 찾는 것과 유사하지만 IPN은 건초 더미를 줄이는 데 도움이 됩니다."라고 Caltech의 대학원생이자 잔광 논문의 공동 저자인 Shreya Anand가 말했습니다. "첫 날 밤 28,000개 이상의 ZTF 경보 중 단 하나만이 우리의 모든 검색 기준을 충족했으며 IPN에서 정의한 하늘 영역에도 나타났습니다." 폭발이 있은 지 하루 만에 NASA의 Neil Gehrels Swift Observatory는 같은 위치에서 희미해지는 X선 방출을 발견했습니다. 며칠 후, 뉴멕시코에 있는 국립전파천문대(National Radio Astronomy Observatory)의 칼 얀스키 초대형 어레이(Karl Jansky Very Large Array)에 의해 가변 전파 방출이 감지되었습니다. 그런 다음 팀은 다양한 지상 기반 시설로 잔광을 관찰하기 시작했습니다.
스페인 카나리아 제도의 라 팔마에 있는 로케 데 로스 무하초스 천문대의 10.4미터 망원경인 Gran Telescopio Canarias를 사용하여 폭발과 관련된 희미한 은하를 관찰한 결과, 그 빛이 우리에게 도달하는 데 66억 년이 걸린다는 것을 보여주었습니다. 이는 현재 우주 나이 138억 년의 48%에 해당한다. 그러나 이 짧은 폭발이 붕괴하는 별에서 왔다는 것을 증명하기 위해 연구자들은 떠오르는 초신성도 포착해야 했습니다. 고다드 천체물리학자이자 아후마다의 연구 고문인 레오 싱어(Leo Singer)는 "만약 붕괴가 별 붕괴로 인한 것이라면 잔광이 사라지면 근본적인 초신성 폭발로 인해 다시 밝아져야 한다"고 말했다. "그러나 이러한 거리에서 호스트 은하의 배경 섬광에서 초신성에서 나오는 빛의 정확한 지점을 찾아내기 위해서는 매우 크고 매우 민감한 망원경이 필요합니다."
수색을 수행하기 위해 Singer는 하와이에 있는 8.1미터 북쪽 쌍둥이자리 망원경과 쌍둥이자리 다중 물체 분광기라는 민감한 장비를 사용할 시간이 주어졌습니다. 천문학자들은 폭발 후 28일째부터 붉은색과 적외선으로 호스트 은하를 촬영했고, 사건이 있은 후 45일과 80일 사이에 수색을 반복했다. 그들은 나중의 관측에서는 볼 수 없었던 첫 번째 관측 세트에서 근적외선 소스인 초신성을 감지했습니다. 연구자들은 오래 지속되는 제트가 별에서 떨어져 나와 별에서 상당한 거리를 이동하는 일반적인 경우가 아니라 이 폭발이 별에서 거의 나오지 않은 제트에 의해 구동되었다고 생각합니다. 블랙홀이 더 약한 제트를 발사했거나 별이 붕괴되기 시작했을 때 별이 훨씬 더 컸다면 GRB가 전혀 없었을 것입니다. 발견은 오랜 수수께끼를 해결하는 데 도움이 됩니다. 긴 GRB는 초신성과 연결되어야 하지만 천문학자는 긴 GRB보다 훨씬 더 많은 수의 초신성을 감지합니다. 이 불일치는 천문학자들이 GRB 제트기를 감지하기 위해 GRB 제트가 우리 시야에 거의 기울어져야 한다는 사실을 고려한 후에도 지속됩니다. 연구원들은 짧은 GRB를 생성하는 붕괴하는 별은 광속 제트가 성공 또는 실패 직전에 흔들리는 주변 사례임에 틀림없다고 결론을 내렸습니다. 이는 대부분의 무거운 별이 제트와 GRB를 전혀 생성하지 않고 죽는다 는 개념과 일치하는 결론 입니다. 보다 광범위하게, 이 결과는 버스트의 지속 시간만으로는 그 기원을 고유하게 나타내지 않는다는 것을 분명히 보여줍니다.
추가 탐색 천문학자들은 가장 짧은 초신성 동력 감마선 폭발을 발견합니다. 추가 정보: B.-B. Zhang et al, 거대한 별 핵 붕괴로 인한 특이하게 짧은 기간의 감마선 폭발, Nature Astronomy (2021). DOI: 10.1038/s41550-021-01395-z Tomás Ahumada et al, Collapsar에서 가장 짧은 감마선 폭발의 발견 및 확인, Nature Astronomy (2021). DOI: 10.1038/s41550-021-01428-7 저널 정보: 자연 천문학 에 의해 제공 NASA의 고다드 우주 비행 센터
https://phys.org/news/2021-07-fermi-supernova-fizzled-gamma-ray.html
===메모 2107270537 나의 사고실험 스토리텔링
여러 우주망원경들이 대단히 짧은 GRB 200826A 폭발을 목격하지는 않았겠지만 같은 하늘을 향해 있는 서로다른 미세한 시각차에서 어느 하나의 페르미 관측은 다른 관측 자료에 의해 재조명될 소지가 많다. 이는 oms의 관점에서 재해석될 소지를 의미하는거여. 그래서 나의 사고실험 스토리텔링도 생겨나는거다. 허허.
짧은 GRB는 항성 붕괴 중에 형성되는 중성자별과 같은 조밀한 물체 쌍이 수십억 년에 걸쳐 안쪽으로 나선을 이루고 충돌할 때 형성된다. 이는 마치 샘플1. 안쪽에 vix_f을 연상 시킨다. 큰 규모에서 안쪽은 빠르고 짧은 길이에 높은 온도를 가진다.
GRB 200826A의 잔광 발견. 위치 α = 00 h 27 m 08.542 s , δ = +34 h 01 m 38.327 s (J2000), 불확실성 0.08에서 발견되었다.
GRB 200826A의 잔광의 oms 위치는 α = x, δ = y, smola 불확실성 0.00000000000000000000000000000000000000000008에서 발견될거여. 여기서 블확실성은 oms/smola_f의 얽힘이동으로 잔상이 중력렌즈 효과에 의해 4차 ms 상수(2359)와 복소수값은 가진다. 허허.
>>>>jj 아무렇게 막짖거리면 개소리입니다.
<<<?? 다이야몬드 보석은 땅속 흙에 묻혀 있느니라.
a.
샘플1/oms//GRB 200826A를 관측할 수많은 관점이 존재한다.
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
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e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
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a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
.Turning at Top Speed: Scientists Observe a New Kind of Light Emission
최고 속도로 회전: 과학자들은 새로운 종류의 발광을 관찰합니다
주제:원자물리학전기 공학광학 으로 레 겐스 부르크 대학 2021년 7월 25일 새로운 종류의 발광 과학자들은 위상 절연체의 전자가 운동 방향을 갑자기 뒤집을 때 새로운 종류의 발광을 관찰합니다. 크레딧: © Brad Baxley(parttowhole.com)
-과학자들은 위상 절연체의 전자가 운동 방향을 갑자기 뒤집을 때 새로운 종류의 발광을 관찰합니다. 새로운 연구 결과는 "네이처" 저널에 보고되었습니다. 자동차와 같은 거대한 물체의 운동 방향을 바꾸려면 먼저 속도를 줄이고 완전히 정지해야 합니다. 우주에서 가장 작은 전하 운반체인 전자조차도 이 규칙을 따릅니다. 그러나 미래의 초고속 전자 부품의 경우 전자의 관성을 우회하는 것이 도움이 될 것입니다.
빛의 양인 광자는 이것이 어떻게 작동하는지 보여줍니다. 광자는 질량을 운반하지 않으므로 가능한 가장 빠른 속도로 빛의 속도로 이동할 수 있습니다. 방향 전환을 위해 속도를 늦출 필요가 없습니다. 예를 들어 거울에 반사되면 중간 기착 없이 갑자기 방향을 바꿉니다. 이러한 동작은 전류의 방향이 무한히 빠르게 전환될 수 있고 프로세서의 클록 속도가 엄청나게 증가할 수 있기 때문에 미래의 전자 제품에 매우 바람직합니다.
아직, 레겐스부르크 대학, 마르부르크 대학, 노보시비르스크에 있는 러시아 과학 아카데미의 국제 물리학자 컨소시엄은 전자의 움직임을 늦추지 않고 초고속 시간 규모로 뒤집는 데 성공했습니다. 그들의 연구에서 그들은 토폴로지 절연체의 새로운 재료 등급을 사용했습니다.
-표면에서 전자는 거의 빛처럼 움직이는 질량이 없는 입자처럼 행동합니다. 이러한 전자의 운동 방향을 가능한 한 빠르게 전환하기 위해 연구원들은 진동하는 빛의 캐리어 필드(자연에서 인간이 제어할 수 있는 가장 빠른 교번 필드)로 전자를 가속했습니다.
-전자가 갑자기 운동 방향을 바꾸면 무지개와 같은 광대역 색상 스펙트럼을 포함하는 매우 짧은 빛의 섬광을 방출합니다. 색상이 방출되는 엄격한 규칙이 있습니다. 일반적으로 전자가 광파에 의해 가속될 때 진동 주파수가 입사광 주파수의 정수 배수인 소위 고차 고조파 방사선만 방출됩니다.
-“가속 라이트 필드를 조심스럽게 조정함으로써 우리는 이 규칙을 깨뜨릴 수 있었습니다. 우리는 상상할 수 있는 모든 색상의 빛이 생성될 수 있도록 전자의 움직임을 제어할 수 있었습니다.”라고 연구의 첫 번째 저자인 Christoph Schmid가 설명합니다.
-방출된 방사선에 대한 주의 깊은 분석에서 과학자들은 전자의 특이한 양자 특성을 더 발견했습니다. 위상 부도체 표면의 전자는 빛의 전기장을 따라 직선으로 이동하지 않고 고체를 통해 구불구불한 궤적을 수행한다는 것이 분명해졌습니다.
동료들과 함께 개발한 시뮬레이션으로 실험 결과를 성공적으로 설명한 Jan Wilhelm 박사는 "이론가에게도 양자 역학이 조금만 더 가까이 다가가면 어떤 현상이 나타날 수 있는지 보는 것은 매우 매력적입니다."라고 설명합니다. 레겐스부르크 대학교 이론 물리학 연구소. "이러한 결과는 전자의 미시적 양자 특성에 대한 흥미로운 통찰력을 제공할 뿐만 아니라; 그들은 또한 위상 절연체를 미래의 전자 및 정보 처리를 위한 유망한 재료 클래스로 제안합니다.”라고 Regensburg에서 실험 작업을 주도한 Dr. Rupert Huber는 요약합니다. 이러한 기대는 독일 과학 재단이 자금을 지원하는 공동 연구 센터 SFB 1277의 사명 선언문을 완벽하게 따릅니다. 이 네트워크 내에서 실험 및 이론 물리학자들은 응축 물질의 새로운 상대론적 효과를 탐구하고 미래의 하이테크 응용 분야에서 자신의 발견을 구현하기 위한 가능성을 테스트합니다.
참조: CP Schmid, L. Weigl, P. Grössing, V. Junk, C. Gorini, S. Schlauderer, S. Ito, M. Meierhofer, N.의 "Tunable non-integer high-harmonic generation in topological insulator" Hofmann, D. Afanasiev, J. Crewse, KA Kokh, OE Tereshchenko, J. Güdde, F. Evers, J. Wilhelm, K. Richter, U. Höfer 및 R. Huber, 2021년 5월 19일, Nature . DOI: 10.1038/s41586-021-03466-7
https://scitechdaily.com/turning-at-top-speed-scientists-observe-a-new-kind-of-light-emission/
===메모 2107261014 나의사고실험 스토리텔링
과학자들은 위상 절연체의 전자가 운동 방향을 갑자기 뒤집을 때 새로운 종류의 발광을 관찰했다.
샘플1/oms//vix_a는 방향을 바꾸는데 전혀 속도를 줄이지 않는다.또한 샘플2. oss 에서는 샘플1.oms처럼 제한적인 4각 원운동을 하지 않고 브라운운동 마냥 ms 궤적을 따라 순간적으로 이동하여 빛을 무한대로 증폭 시킨다. 이때 다양한 수많은 각변화에서 빛의 색상이 변한다. 허허.
중요한 사실은 전체적으로 동일한 색상을 나타낸다는 점이다. 빛이 동일한 색상을 가지는 이유는 광자에 흡수된 'oss의 색전하' 때문일 수 있다.
>>>JJ Lee, 안돼! 안돼! 생일 케익이 아니야. 그만 먹어야해. 배탈난다.
<<<<??? 마미, 미워! 엄마!
샘플1/oms//
b0acfd 0000e0
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0f00d0 e0bc0a
sample2/oss//
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cdbdcbdbb
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bddbcbdca
-Scientists observe a new kind of luminescence when electrons in a topological insulator abruptly reverse their direction of motion. The new findings were reported in the journal "Nature". To change the direction of motion of a huge object, such as a car, you must first slow down and come to a complete stop. Even electrons, the smallest charge carriers in the universe, obey this rule. However, for the ultrafast electronic components of the future, bypassing the electron's inertia would be helpful.
-On the surface, electrons behave like massless particles, moving almost like light. To change the direction of motion of these electrons as quickly as possible, the researchers accelerated them with a carrier field of oscillating light—the fastest alternating field that humans can control in nature.
-When an electron suddenly changes direction of motion, it emits a very short flash of light that contains a broad spectrum of colors like a rainbow. There are strict rules by which colors are emitted. Normally, when electrons are accelerated by light waves, only so-called higher-order harmonic radiation is emitted whose oscillation frequency is an integer multiple of the incident light frequency.
-In careful analysis of the emitted radiation, scientists have discovered more unusual quantum properties of electrons. It becomes clear that electrons on the surface of a topological insulator do not travel in a straight line along the electric field of light, but rather follow a tortuous trajectory through the solid.
===Memo 2107261014 My Thought Experiment Storytelling
Scientists have observed a new kind of luminescence when electrons in a topological insulator suddenly reverse their direction of motion.
Sample 1/oms//vix_a does not slow down the direction at all. Also sample 2. In oss, the light is amplified to infinity by moving instantaneously along the ms trajectory like Brownian motion, rather than performing a limited quadrangular circular motion like sample 1.oms. At this time, the color of the light changes at various angle changes. haha.
The important thing is that they show the same color throughout. The reason light has the same color may be due to the 'color charge of oss' absorbed by photons.
>>>JJ Lee, no! no! It's not a birthday cake. stop eating get upset
<<<<??? Mami, I hate you! mom!
sample1/oms//
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.Exploring topology in biology
생물학의 토폴로지 탐색
하여 막스 플랑크 협회 위: S가 O로 바뀌는 것처럼 생화학 시스템의 스펙트럼은 위상 전환을 겪을 수 있습니다. 왼쪽 하단: 위상 보호 상태에서 생화학 시스템은 에지 사이클을 겪습니다. 이 예에서 모양이 변하거나(녹색 사각형 또는 자주색 원) 다른 분자와 결합할 수 있는 6개의 하위 단위로 구성된 단백질 복합체(노란색 원)는 모든 하위 단위가 모양을 변경하고, 분자를 결합하고, 모두 모양이 다시 바뀌고, 마지막으로 분자를 방출합니다. 오른쪽 하단: 시간이 지남에 따라 시스템의 궤적을 따라가면 에지 사이클이 매우 지속적임을 알 수 있습니다. 크레딧: 막스 플랑크 JULY 23, 2021
역학 및 자기 조직화 연구소 시스템의 특정 속성이 강력하다고 언제 말할 수 있습니까? 직관적으로, 견고함은 시스템에 대한 외부 섭동의 영향이 있더라도 아무리 강력하거나 무작위적이든 해당 속성이 변경되지 않은 상태로 유지된다는 것을 의미합니다. 수학에서 변형에 강한 물체의 속성을 위상(topological)이라고 합니다.
예를 들어 글자 s, S, L은 모양을 늘리거나 구부리면 서로 변형될 수 있습니다. 문자 o, O, D도 마찬가지입니다. 그러나 S를 O로 자르거나 S의 양 끝을 붙인 것과 같은 불연속 작업 없이는 S를 O로 바꾸는 것은 불가능합니다. 따라서 문자 s, S 및 L은 문자 o, O 및 D와 마찬가지로 동일한 토폴로지를 갖는 반면 두 문자 그룹은 서로 다른 토폴로지를 갖습니다.
"지난 수십 년 동안 물리학자들은 양자 시스템의 특정 속성이 파동 함수의 위상이나 에너지 스펙트럼 과 같은 시스템의 일부 기본 기능의 토폴로지에만 의존한다는 것을 발견했습니다."
이 연구의 공동 제1저자인 Evelyn Tang은 설명합니다. "우리는 이 모델을 생화학 시스템에도 적용하여 평형을 벗어난 과정을 더 잘 설명하고 이해할 수 있는지 알고 싶었습니다." 토폴로지는 스트레칭과 같은 지속적인 섭동에 둔감하기 때문입니다. 또는 위의 예에서 문자의 구부러짐 - 토폴로지와 연결된 속성은 매우 강력합니다. 위의 문자를 자르거나 함께 붙이는 것과 같이 시스템에 질적 변화가 발생하지 않는 한 변경되지 않은 상태로 유지됩니다.
과학자 Evelyn Tang, Jaime Agudo-Canalejo 그리고 Ramin Golestanian은 이제 동일한 개념의 토폴로지 보호가 생화학 시스템에서 발견될 수 있음을 입증했으며, 이는 해당 생화학 공정의 견고성을 보장합니다. 가장자리를 따라 흐르는 양자 시스템의 토폴로지에 관한 가장 유명한 관찰 중 하나는 양자 홀 효과입니다. 이 현상은 2차원 전도성 물질이 수직 자기장을 받을 때 발생합니다. 이러한 설정에서 재료의 전자는 사이클로트론 E 궤도로 알려진 작은 원을 그리며 움직이기 시작합니다. 그러나 재료의 가장자리에서 전자는 궤도를 완료하기 전에 튕겨져 나와 반대 방향으로 효과적으로 이동하여 이러한 가장자리를 따라 전자의 순 흐름을 생성합니다. 중요하게도, 이 가장자리 흐름은 가장자리의 모양과 독립적으로 발생하며 가장자리가 심하게 변형된 경우에도 지속되어 토폴로지 및 효과의 강력한 특성을 강조합니다. 연구원들은 양자 홀 효과에서 이러한 사이클로트론 궤도와 '무익한 주기'라고 불리는 생화학 시스템에서의 관찰 사이의 유사점을 발견했습니다. 즉, 에너지를 소비하지만 첫눈에 쓸모가 없는 지시된 반응 주기입니다.
예를 들어, 화학 물질 A는 B로 변환될 수 있으며, 이는 C로 변환된 후 A로 다시 변환됩니다. 이것은 질문을 제기했습니다. 양자 홀 효과의 사이클로트론 궤도와 같이 무익한 주기가 다음을 유발할 수 있습니까? 2차원 생화학 반응 네트워크에서 순 흐름을 초래하는 가장자리 전류는 무엇입니까? 따라서 저자는 2차원 공간에서 발생하는 생화학적 과정을 모델링했습니다. 한 가지 간단한 예는 두 개의 다른 소단위 X와 Y로 구성된 생체고분자의 조립 역학입니다. 시계 방향의 무익한 순환은 Y 소단위 추가, X 소단위 추가, Y 소단위 제거 및 X 소단위 제거에 해당합니다. 시스템을 초기 상태로 되돌릴 것입니다. 이제 이러한 2차원 공간에는 "가장자리"도 있게 되는데, 이는 하위 단위의 가용성에 대한 제약을 나타냅니다. 예상대로 연구원들은 이러한 가장자리를 따라 반시계 방향 전류가 실제로 자발적으로 발생한다는 것을 발견했습니다. 연구의 공동 제1저자인 Jaime Agudo-Canalejo는 다음과 같이 설명합니다. "
이 생화학적 맥락에서 에지 전류는 시스템의 대규모 순환 진동에 해당합니다. 토폴로지의 힘 양자 홀 시스템에서와 같이, 이러한 생화학적 가장자리 전류는 시스템 경계의 모양 변화나 시스템 전체의 무질서에 강건한 것으로 보입니다. 따라서 연구원들은 토폴로지가 실제로 이러한 견고성의 핵심에 있는지 여부를 조사하는 것을 목표로 했습니다. 그러나 양자 시스템에 사용되는 도구는 고전적, 확률론적 법칙의 기초가 되는 생화학 시스템에 직접 적용할 수 없습니다. 이를 위해 연구원들은 생화학적 시스템과 비-에르미트 양자 시스템으로 알려진 이국적인 종류의 시스템 간의 매핑을 고안했습니다. 위상 양자 물질에 대한 배경 지식이 있는 Evelyn Tang은 "이 매핑이 설정되면 위상 양자 시스템 의 전체 도구 상자가우리에게 제공되었습니다. 그런 다음 토폴로지 보호 덕분에 에지 전류가 실제로 강력하다는 것을 보여줄 수 있습니다. 게다가, 우리는 에지 전류의 출현이 에너지 소비에 의해 구동되는 무익한 사이클의 균형을 벗어난 특성과 불가분의 관계가 있음을 발견했습니다."
가능성의 새로운 영역 토폴로지 보호에서 발생하는 견고성과 생화학 네트워크에 본질적으로 존재하는 다용도성은 이러한 시스템에서 관찰할 수 있는 다양한 현상을 초래합니다. 예를 들면 생체 시스템의 일부 기능을 재현할 수 있는 새로운 분자 시계, 미세소관(세포 골격의 단백질)의 동적 성장 및 수축, 공유 자원 풀을 통해 결합된 둘 이상의 시스템 간의 자발적 동기화가 포함됩니다. 연구의 공동 저자이자 MPI-DS의 생물 물리학과 책임자인 Ramin Golestanian은 미래에 대해 낙관적입니다. "우리 연구는 위상적으로 보호된 가장자리 전류가 발생할 수 있는 최소 생화학 시스템을 처음으로 제안합니다. 생물학에 존재하는 풍부한 생화학 네트워크를 감안할 때,
추가 탐색 최초의 온칩 밸리 종속 양자 간섭 추가 정보: Evelyn Tang et al, Topology Protects Chiral Edge Currents in Stochastic Systems, Physical Review X (2021). DOI: 10.1103/PhysRevX.11.031015 저널 정보: Physical Review X 제공자 막스 플랑크 협회
https://phys.org/news/2021-07-exploring-topology-biology.html
.Senescent tumor cells building three-dimensional tumor clusters
3 차원 종양 클러스터를 구축하는 노화 종양 세포
논문저자 이현규1, 논문저자 고려대 이현규 Hyun-Gyu Lee1,
June Hoan Kim 2, Woong Sun 2, Sung-Gil Chi3, WonshikChoi 1,4 & Kyoung J. Lee1 ,Scientific Reports volume 8 , 문서 번호 : 10503 ( 2018 ) | 인용문 다운로드 추상 세포 노화 (영구적 인 세포주기 정지)는 생물학적 유기체에 대한 유익한 중요성이 아직 탐구되기 시작한 공통적 인 흥미로운 현상입니다. 다른 한편으로는, 노화 세포는 그들 주위의 조직 구조를 변형시킬 수있다. 무한히 증식 할 수있는 능력을 가진 종양 세포는 그 현상으로부터 자유롭지 못합니다. 여기에 우리는 유방암 식민지의 고밀도 단일 층에있는 노화 세포가 주변에있는 비 노화 세포의 집합 센터 역할을하는 놀라운 관찰을보고합니다. 결과적으로, 노화 세포는 융합 성인 2D 종양 층에서 국소화 된 3D 세포 - 클러스터를 활발히 형성한다. 놀라운 현상을 뒷받침하는 생물 리 학적 메커니즘은 주로 유사 분열 세포 반올림, 동적 및 차동 세포 부착 및 세포 주 화성을 포함한다. 이러한 몇 가지 생물 물리학 적 요소를 통합함으로써 우리는 세포 Potts 모델을 통해 실험 관측을 재현 할 수있었습니다.
소개
세포 노화는 증식하는 세포가 완전한 성장 억제에 들어가고 그 체적을 극적으로 팽창시키는 (일반적으로, 2 차원 기질에서 튀긴 알 의 형태로) 생물체에서 공통적 인 현상이다 . 이 세포 상태의 근원은 강하게 연구되어왔다. 그러나 그 기본 메커니즘은 명확하지 않다. 1 , 2. 중요하게 노화 세포는 노화 관련 분비 표현형 (SASPs)으로 총체적으로 분류되는 다수의 분비물을 통해 그 이웃과 상호 작용한다. 이러한 분비 표현형은 생물에 부정적인 영향을 미치는 다양한 생물학적 과정에 관여하는 것으로 알려져있다. 예를 들어, 주위의 악성 종양 세포의 성장을 자극하는 친 염증성 사이토 카인과 케모카인이 그 중 3 개 , 4 개 입니다. 노화 세포의 축적은 또한 나이 - 관련 질환과 같은 더 많은 유기체 레벨 부작용과 연관된 5. 특히 조직 개조를 촉진 할 수도 있습니다. 예를 들어, 일부 세포 노화 따라서 암세포의 침윤 촉진 소프 주변 조직 구조를 만드는 세포 외 매트릭스 저하 프로테아제를 분비 6 , 7 , 8 . 한편, 노화 세포에 대한 유익한 효과에 대해서도 최근 논의된다. SASP는 배아 패터닝 9 , 10 및 상처 치료 11에 기여하는 단백질을 포함 합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 조직 재생 효과가 SASP에 의해 생물 물리학 적으로 조율되는 방법의 정확한 성격은 특히 조직에 대한 개별 세포의 규모에서 많이 연구되어야합니다. 이 논문에서는 단일 클론 세포주 인 MDA-MB-231 (널리 사용되는 악성 유방암 세포주)의 시험 관내 배양을 바탕으로 초기 시딩 및 이웃 노화 방지와의 상호 작용에서 신생 세포의 출현을 신중하게 분석합니다 세포. 놀랍게도, 불멸화 된 종양 세포조차도 노화를 일으키는 것으로 나타났습니다 12 . 더 흥미 진진한 것은 노화 된 MDA-MB-231 세포가 인접한 종양 세포에 대한 인력의 중심 역할을하여 처음에 2 층 (2D) 콜로니의 단층에서 3 차원 (3D ) 세포 클러스터. 우리는 전환 이 시험 관내 에서 명확한 것으로 나타남을 본다.예를 들어 노화 세포가 조직 개질에 관여 할 수있는 사례. 또한 몇 가지 필수 메커니즘만으로 통합 된 컴퓨터 모델을 통한 관찰에 대한 경험적 설명을 제공합니다. Metropolis kinetics에서 작동하는 셀룰러 Potts 모델 (CPM)은 세포 부피의 보존, 유사 분열 세포 반올림 (결과적으로 세포 - 환경 유착의 동적 강도)과 같은 생물 물리학 적 과정을 재현하는 것을 목표로하며, 세포의 주 화성 운동. 실험 결과 MDA-MB-231 세포 배양 물 (처음에는 직경 2mm의 디스크 영역에 균일하게 도금 된 합류 단일 층 (confluent mono layer),도 1a 참조, 방법에 대한 자세한 내용 참조)은 다수의 노화 세포가 전체 집단으로 무작위로 출현한다 시간이 지남에 따라 증가한다 (그림 1b ). 그들은 '튀긴 계란'형태로 쉽게 식별 할 수 있습니다 (그림 1c ). 노화 된 상태로 들어가는 세포의 몸체는 꽤 합류하는 인구 내에서도 거대한 지역을 차지하기 위해 며칠 동안 측면으로 팽창합니다 (그림 1c ). 완전히 개발 노화 세포의 점유 면적이 현저하게 다른 하나에서 다를 수 있지만, 일반적으로 1.4 × 10 종종 크고 매우 큰 수 5 μ m (2) (도. 참조 1D를) - 전형적인 비 노화 세포보다 약 3 배 더 크다. 반면에 노화 세포의 몸은 ~ 2 μ m 만큼 얇 습니다 (그림 1e 의 두 측면보기 참조 ). 신체는 f-actin의 조밀 한 네트워크에 의해 구조적으로 잘 유지됩니다 (그림 1e 의 상단 그림 참조 ). 세포가 갑자기 파열되어 대사 과정을 끝낼 때까지 끊임없는 시공간 파동이 몸 전체에 나타나며 핵쪽으로 향하게됩니다.
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0
https://www.nature.com/articles/s41598-018-28963-0.pdf
https://html-online.com/editor/
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