.New Comprehensive Map Ties Every Human Gene to Its Function
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.New Comprehensive Map Ties Every Human Gene to Its Function
모든 인간 유전자를 기능에 연결하는 새로운 종합 지도
주제:유전학와 함께MIT 화이트헤드 연구소인기 있는 작성자: EVA FREDERICK, MIT WHITEHEAD INSTITUTE
-2022년 6월 11일 미래의학 건강데이터 생명공학 새로운 유전자 기능 지도에 대한 데이터는 다른 과학자들이 사용할 수 있습니다. Jonathan Weissman 교수는 "인간 게놈이 큰 자원이라는 점에서 발견 기반 연구를 수행할 수 있다는 점에서 이는 큰 자원입니다."라고 말합니다. 과학자들은 인간 게놈에서 발현된 모든 유전자에 대해 단일 세포 시퀀싱 도구인 Perturb-seq를 사용하여 각각을 세포 내 작업에 연결했습니다.
유전학 연구는 지난 수십 년 동안 빠르게 발전했습니다. 예를 들어, 불과 몇 달 전에 과학자들은 최초의 완전하고 간격이 없는 인간 게놈 시퀀싱을 발표했습니다 . 이제 연구자들은 다시 발전하여 인간 세포에서 발현되는 유전자의 포괄적인 기능적 지도를 최초로 만들었습니다. 인간 게놈 프로젝트 는 인간 DNA 의 모든 조각을 시퀀싱하려는 야심찬 계획이었습니다 .
이 프로젝트는 MIT 의 Whitehead 생물의학 연구 연구소를 비롯한 전 세계 연구 기관의 협력자들을 모아 2003년에 마침내 완료되었습니다. 20년이 지난 지금, MIT 교수 Jonathan Weissman과 동료들은 시퀀스를 넘어 인간 세포에서 발현되는 유전자의 최초의 포괄적인 기능 지도. 2022년 6월 9일 Cell 저널에 온라인으로 게재된 이 프로젝트의 데이터는 각 유전자를 세포 내 작업과 연결하며 단일 세포 시퀀싱 방법 Perturb-seq에 대한 수년간의 협력 결과입니다.
데이터는 다른 과학자들이 사용할 수 있습니다 . Whitehead Institute의 회원이자 Howard Hughes Medical의 연구원이기도 한 Weissman은 "인간 게놈이 큰 자원이라는 점에서 발견 기반 연구를 할 수 있다는 점에서 큰 자원입니다."라고 말합니다. 학회. "어떤 생물학을 볼 것인지 미리 정의하는 대신 유전자형-표현형 관계에 대한 이 지도를 가지고 있으며 실험을 수행할 필요 없이 데이터베이스에 들어가서 스크리닝할 수 있습니다." Clustered regular-interspaced short palindromic repeats의 약자인 CRISPR은 2009년에 발명된 게놈 편집 도구로 DNA 편집을 그 어느 때보다 쉽게 만들었습니다.
이전의 유전자 편집 방법보다 쉽고 빠르며 저렴하고 정확합니다. 화면을 통해 연구자들은 다양한 생물학적 질문을 탐구할 수 있었습니다. 그들은 기능이 알려지지 않은 유전자의 세포 효과를 조사하고, 스트레스에 대한 미토콘드리아의 반응을 조사하고, 과거에 연구하기 어려웠던 표현형인 염색체를 잃거나 얻는 유전자를 스크리닝하는 데 그것을 사용했습니다.
Weissman Lab의 전 박사 후 연구원인 Tom은 "이 데이터 세트는 생물학의 다른 분야에서 온 사람들이 아직 생각해보지도 못한 모든 종류의 분석을 가능하게 할 것이라고 생각합니다. 이 논문의 공동 수석 저자인 Norman. 선구적인 Perturb-seq 이 프로젝트는 전례 없는 깊이로 유전자를 켜거나 끄는 영향을 추적할 수 있게 해주는 Perturb-seq 접근 방식을 활용합니다. 이 방법은 Weissman과 동료 MIT 교수 Aviv Regev를 포함한 연구원 그룹이 2016년에 처음 발표 했지만 큰 비용을 들여 작은 유전자 세트에만 사용할 수 있었습니다.
방대한 Perturb-seq 맵은 Weissman 연구실의 MD-PhD 학생이자 본 논문의 공동 제1저자인 Joseph Replogle의 기초 작업으로 가능했습니다. Replogle은 현재 Memorial Sloan Kettering Cancer Center에서 연구실을 이끌고 있는 Norman과 공동으로; Britt Adamson, Princeton University 분자생물학과 조교수 ; 10x Genomics의 그룹은 확장할 수 있는 새로운 버전의 Perturb-seq를 만들기 시작했습니다. 연구원 들은 2020년 Nature Biotechnology에 개념 증명 논문 을 발표했습니다.
Perturb-seq 방법은 CRISPR-Cas9 게놈 편집을 사용하여 유전적 변화를 세포에 도입한 다음 단일 세포 RNA 시퀀싱을 사용하여 주어진 유전적 변화의 결과로 발현되는 RNA에 대한 정보를 캡처합니다. RNA는 세포가 행동하는 방식의 모든 측면을 제어하기 때문에 이 방법은 유전적 변화의 많은 세포 효과를 해독하는 데 도움이 될 수 있습니다. 초기 개념 증명 논문 이후로 Weissman, Regev 및 다른 사람들은 이 시퀀싱 방법을 더 작은 규모로 사용했습니다. 예를 들어, 연구자 들은 2021년에 Perturb-seq를 사용 하여 일반적인 헤르페스 바이러스인 HCMV에 감염되는 과정에서 인간과 바이러스 유전자가 상호 작용하는 방식을 조사했습니다. 새로운 연구에서 Replogle과 Weissman 연구실의 대학원생이자 논문의 공동 제1저자인 Reuben Saunders를 포함한 공동 연구자들은 이 방법을 전체 게놈으로 확장했습니다. 그는 인간 혈액암 세포주와 망막에서 유래한 비암성 세포를 사용하여 250만 개 이상의 세포에 대해 Perturb-seq를 수행하고 데이터를 사용하여 유전자형을 표현형에 연결하는 포괄적인 지도를 작성했습니다.
-데이터 탐구 화면이 완성되자 연구자들은 새로운 데이터 세트를 사용하여 몇 가지 생물학적 질문을 조사하기로 결정했습니다. "Perturb-seq의 장점은 편견 없는 방식으로 큰 데이터 세트를 얻을 수 있다는 것입니다."라고 Tom Norman은 말합니다. “그런 종류의 데이터 세트에서 얻을 수 있는 한계가 무엇인지 완전히 아는 사람은 아무도 없습니다. 이제 문제는 실제로 그것으로 무엇을 하느냐 하는 것입니다.” 가장 분명한 첫 번째 응용은 알려지지 않은 기능을 가진 유전자를 조사하는 것이었습니다. 스크린은 또한 많은 알려진 유전자의 표현형을 판독하기 때문에 연구자는 데이터를 사용하여 알려지지 않은 유전자를 알려진 유전자와 비교하고 유사한 전사 결과를 찾을 수 있습니다.
특히 C7orf26이라는 한 유전자의 돌연변이가 두드러졌다. 연구자들은 유사한 표현형을 제거한 유전자가 작은 핵 RNA를 생성하는 역할을 하는 통합자(integrator)라고 불리는 단백질 복합체의 일부라는 사실을 알아냈습니다. Integrator 복합체는 이전 연구에서 14개의 개별 단백질을 제안한 많은 더 작은 서브유닛으로 구성되어 있으며 연구자들은 C7orf26이 복합체의 15번째 구성요소임을 확인할 수 있었습니다. 그들은 또한 15개의 하위 단위가 통합자 콤플렉스 내에서 특정 기능을 수행하기 위해 더 작은 모듈에서 함께 작동한다는 것을 발견했습니다. Saunders는 "1,000피트 높이의 상황 보기가 없었기 때문에 이러한 서로 다른 모듈이 기능적으로 구별되는지 명확하지 않았습니다."라고 말합니다. Perturb-seq의 또 다른 장점은 분석이 단일 세포에 초점을 맞추기 때문에 연구원들이 데이터를 사용하여 다른 세포의 데이터와 함께 연구할 때 흐려지는 더 복잡한 표현형을 볼 수 있다는 것입니다.
"우리는 종종 '유전자 X'가 무너진 모든 세포를 취하고 평균을 내어 어떻게 변화했는지 살펴봅니다."라고 Weissman은 말합니다. "그러나 때때로 유전자를 녹다운하면 동일한 유전자를 상실한 다른 세포가 다르게 행동하며 평균적으로 그 행동을 놓칠 수 있습니다." 연구자들은 제거가 세포마다 다른 결과를 초래하는 유전자의 하위 집합이 염색체 분리에 책임이 있음을 발견했습니다. 그들의 제거는 세포가 염색체를 잃거나 여분의 염색체를 선택하도록 하는 이수성으로 알려진 상태를 초래했습니다. Weissman은 "이 유전자를 잃는 것에 대한 전사 반응이 무엇인지 예측할 수 없었습니다. 왜냐하면 그것이 어떤 염색체를 얻거나 잃었는가의 2차 효과에 의존했기 때문입니다."라고 Weissman은 말합니다. "우리는 이것을 뒤집고 염색체의 획득 및 손실의 특징을 찾는 복합 표현형을 만들 수 있다는 것을 깨달았습니다.
이러한 방식으로 우리는 DNA의 올바른 분리에 필요한 요소에 대한 최초의 전체 게놈 스크리닝을 수행했습니다.” Norman은 "이수성 연구는 지금까지 이 데이터의 가장 흥미로운 적용이라고 생각합니다."라고 말합니다. "단일 세포 판독을 통해서만 얻을 수 있는 표현형을 포착합니다. 다른 방법으로는 따라갈 수 없습니다.” 연구자들은 또한 미토콘드리아가 스트레스에 어떻게 반응하는지 연구하기 위해 데이터 세트를 사용했습니다. 자유 생활 박테리아에서 진화한 미토콘드리아는 게놈에 13개의 유전자를 가지고 있습니다.
-핵 DNA 내에서 약 1,000개의 유전자가 어떻게든 미토콘드리아 기능과 관련되어 있습니다. Replogle은 "사람들은 특히 세포가 스트레스를 받을 때 다양한 세포 조건에서 핵 및 미토콘드리아 DNA가 어떻게 조정되고 조절되는지에 대해 오랫동안 관심을 가져왔습니다."라고 말합니다. 연구자들은 서로 다른 미토콘드리아 관련 유전자를 교란시켰을 때 핵 게놈이 다양한 유전적 변화에 유사하게 반응한다는 것을 발견했습니다. 그러나 미토콘드리아 게놈 반응은 훨씬 더 다양했습니다. Replogle은 "미토콘드리아가 여전히 고유한 DNA를 가지고 있는 이유에 대해서는 여전히 미해결 질문이 있습니다."라고 말했습니다.
"우리 연구의 큰 그림은 별도의 미토콘드리아 게놈을 갖는 것의 한 가지 이점이 다른 스트레스 요인에 반응하여 국부적이거나 매우 특정한 유전적 조절을 가질 수 있다는 것입니다." "파손된 미토콘드리아가 하나 있고 다른 방식으로 손상된 미토콘드리아가 있다면 해당 미토콘드리아가 다르게 반응할 수 있습니다."라고 Weissman은 말합니다. 미래에 연구자들은 자신이 시작한 암세포주 외에 다른 유형의 세포에 Perturb-seq를 사용하기를 희망합니다. 그들은 또한 유전자 기능 지도를 계속 탐색하기를 희망하고 다른 사람들도 그렇게 하기를 바랍니다. Norman은 "이것은 저자와 다른 공동 작업자가 수년간 작업한 결과의 정점이며 계속해서 성공하고 확장하는 것을 보게 되어 매우 기쁩니다."라고 말합니다.
참조: Joseph M. Replogle, Reuben A. Saunders, Angela N. Pogson, Jeffrey A. Hussmann, Alexander Lenail, Alina Guna, Lauren Mascibroda, Eric의 "Mapping information-rich genotype-phenotype landscape with genome-scale Perturb-seq" J. Wagner, Karen Adelman, Gila Lithwick-Yanai, Nika Iremadze, Florian Oberstrass, Doron Lipson, Jessica L. Bonnar, Marco Jost, Thomas M. Norman 및 Jonathan S. Weissman, 2022년 6월 9일, Cell . DOI: 10.1016/j.cell.2022.05.013
https://scitechdaily.com/new-comprehensive-map-ties-every-human-gene-to-its-function/
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메모 2206121734 나의 사고실험 oms 스토리텔링
인간의 DNA염기는 30억개이라 한다. 이 염기가 일렬로 배열돼 있는것이다. 그 배열을 나는 '마방진 유전자로 나타났다'고 가정해 본다.
샘플c.oss에서는 2차 (9x2)=18차 베이스(magic square)가 2^43=8,796,093,022,208가 나타난다. 대략 8조8천억개의 마방진이 나타난다.
18차 베이스 마방진은 18x18=324, 1에서 324의 숫자가 매트릭스 18X18안에 배열되어 18(18X18+1)/2=2,925 마방진 값이 나타난다. 그 마방진 값을 나타내는 배열수가 샘플c.oss을 통해 순간적으로 2^43개 나타난다.
샘플c.oss의 2차 (9x2)=18차 베이스 정도에서 인간의 '게놈 유전자 마방진은 더 정교해졌으리라' 본다. 허허. 물론 3차4차 5차...100억차 베이스도 순간적으로 실현한다. 쩌어업!
Sample a.oms (standard)
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sample b.qoms(standard)
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000000000q0
sample c.oss(standard)
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xxbyyxzzx
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cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
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sample c.oss
domain(2203080543):
-June 11, 2022 Future Medicine Health Data Biotechnology New gene function maps data are available to other scientists. Professor Jonathan Weissman says, "The fact that the human genome is a great resource is a huge resource in that it allows you to conduct discovery-based research." For all genes expressed in the human genome, the scientists used a single-cell sequencing tool, Perturb-seq, to link each one to an intracellular task.
Genetic research has advanced rapidly over the past few decades. For example, just a few months ago, scientists published the first complete, gap-free sequencing of the human genome. Now, the researchers have gone ahead and created for the first time a comprehensive functional map of genes expressed in human cells. The Human Genome Project was an ambitious plan to sequence every piece of human DNA.
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memo 2206121734 my thought experiment oms storytelling
Human DNA is said to have 3 billion bases. These bases are arranged in a row. Assume that the arrangement 'appeared as a magic square gene'.
In the sample c.oss, 2^43 = 8,796,093,022,208 with a quadratic (9x2) = 18th order base (magic square) appears. Approximately 8.8 trillion magic squares appear.
In the 18th order base magic square, 18x18 = 324, numbers from 1 to 324 are arranged in the matrix 18X18, resulting in 18(18X18+1)/2=2,925 magic square values. The number of arrays representing the magic square value appears instantaneously 2^43 through the sample c.oss.
At the 2nd (9x2) = 18th base of sample c.oss, we think that the human 'genomic gene magic square must have become more sophisticated'. haha. Of course, the 3rd, 4th, 5th... 10 billionth order base is also realized in an instant. Wow!
Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
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sample b.qoms(standard)
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sample b.poms(standard)
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sample c.oss(standard)
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cadccbcdc
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zxezybzyy
bddbcbdca
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sample c.oss
domain(2203080543):
.Magnetizing laser-driven inertial fusion implosions
레이저 구동 관성 핵융합 내파의 자화
잉그리드 파델리, Phys.org 자화되지 않은 내파 이미지 및 자화 이미지 - 적용된 자기장이 내파 모양을 평평하게 하는 것을 보여줍니다. 크레딧: Bose et al. JUNE 10, 2022 FEATURE
-핵융합은 원자번호가 낮은 원자핵이 융합하여 더 무거운 핵을 형성하면서 많은 양의 에너지를 방출하는 과정으로 널리 연구되고 있습니다. 핵융합 반응은 관성 감금 핵융합(inertial confinement fusion)으로 알려진 방법을 사용하여 생성할 수 있으며, 이는 강력한 레이저를 사용하여 연료 캡슐을 내파하고 플라즈마를 생성하는 것을 수반합니다.
매사추세츠 공과대학(MIT), 델라웨어 대학, 로체스터 대학, 로렌스 리버모어 국립 연구소, 런던 임페리얼 칼리지, 로마 대학 라 사피엔자의 연구원들은 최근에 강한 자기장 을 가했을 때 이 내파가 일어나는 것을 보여주었습니다. 관성밀폐 핵융합 에 사용되는 연료 캡슐 . Physical Review Letters 에 발표된 그들의 논문 은 강한 자기장이 관성 핵융합 내파의 모양을 평평하게 만든다는 것을 보여줍니다. 연구를 수행한 연구원 중 한 명인 Arijit Bose가 Phys.org에 "관성 구속 핵융합에서는 밀리미터 크기의 구형 캡슐이 핵융합 을 위한 고출력 레이저를 사용하여 내파됩니다 "라고 말했습니다.
"내파에 자기장을 가하면 B-장에 하전된 플라즈마 입자를 묶고 핵융합 가능성을 높일 수 있습니다. 그러나 자기장은 플라즈마 입자의 움직임을 자기장을 가로지르는 방향으로만 제한할 수 있고 자기장을 따라가는 방향으로는 제한할 수 없기 때문에 적용된 필드 라인, 이것은 내파 모양에 영향을 미치는 두 방향 사이의 차이를 유발할 수 있습니다." 지난 10년 동안 여러 물리학자들은 자화 핵융합 내파의 가능한 효과를 조사했습니다. 그러나 그들의 대부분의 연구는 본질적으로 수치적이었고 실험 환경에서 가설을 테스트하지 않았습니다.
따라서 Bose와 그의 동료들은 강한 자화 하에서 관성 핵융합 내파의 형태에 어떤 일이 일어나는지를 경험적으로 결정하기 위해 일련의 테스트를 수행하기로 결정했습니다. 그들의 실험은 독특한 플라즈마 조건을 생성함으로써 강하게 자화된 플라즈마의 특성을 탐구하도록 특별히 설계되었습니다. 이러한 조건에서 플라즈마 이온과 전자는 모두 자화됩니다. "플라즈마 이온의 자화는 달성하기가 매우 어렵고 고출력 레이저에서 연구되지 않았다는 점은 주목할 가치가 있습니다."라고 Bose는 설명했습니다.
"테스트를 수행하기 위해 이전 실험에서 사용된 것보다 훨씬 높은 매우 높은 50T 자기장을 사용하고 충격을 사용하여 오메가 레이저 시설에서 내파 실험을 진행했습니다. 우리는 처음으로 이 자기장이 내파의 모양을 평평하게 만들어 더 납작해졌습니다." 연구원들은 뉴욕 로체스터에 있는 레이저 에너지 연구소에 위치한 오메가 레이저 시설에서 실험을 수행했습니다. 특히, 그들은 레이저 구동 충격 을 사용하여 1억 K 이상으로 가열된 밀리미터 크기의 구형 캡슐에 높은 B-장(즉, 일반적인 막대 자석의 강도보다 1000배 더 높은 강도)을 적용했습니다 .
-Bose는 "충격 가열과 적용된 B-장은 실험에 중요한 강한 자화된 전자와 이온으로 독특한 플라즈마 조건을 생성했습니다."라고 말했습니다. "시뮬레이션을 통해 우리는 이 편평한 모양이 강하게 자화된 플라즈마 에서 열 흐름(자기장의 방향에 수직)의 억제로 인해 발생한다는 것을 결정했습니다 ." 이 연구원 팀의 최근 작업은 관성 핵융합 내파와 자기장이 그들에 미칠 수 있는 영향에 대한 새로운 가치 있는 통찰력을 제공합니다. 미래에 그들이 설명한 방법은 다른 팀에서 고출력 레이저를 사용하여 실험 환경에서 강하게 자화된 전자와 이온을 생성하는 데 사용할 수 있습니다.
-Bose는 "가장 주목할만한 것은 적용된 자기장이 내파 형태를 평평하게 한다는 것을 처음으로 관찰했다는 점입니다."라고 덧붙였습니다. "다음 연구에서 우리는 우리 논문에 요약된 '레시피'를 사용하여 강하게 자화된 전자와 이온을 생성하는 것을 목표로 하는 더 많은 실험을 수행하여 수송 특성에 대한 자화의 영향을 조사할 계획입니다."
추가 탐색 태양과 별에 동력을 공급하는 에너지를 지구로 가져오는 새로운 방법 발견 추가 정보: A. Bose et al, 열 흐름 및 관성 융합 내파의 대칭에 대한 강한 자화된 전자 및 이온의 영향, Physical Review Letters (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.195002 저널 정보: Physical Review Letters
https://phys.org/news/2022-06-magnetizing-laser-driven-inertial-fusion-implosions.html
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메모 2206131233 나의 사고실험 oms 스토리텔링
강한 충격을 받으면 플라즈마는 더 납작해지기 마련이다.
자기장의 방향의 수직에는 전기장이 존재한다. 전자기력은 납작해지기 시작하며 이온화된 플라즈마를 계층화 시키며 내부압력을 받아 밀도가 샘플c.oss 의 프랙탈이 조밀해진다. 허허.
Sample a.oms (standard)
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sample c.oss(standard)
zxdxybzyz
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cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
=bigrip/zerosum, npir+c(dark energy)
sample c.oss
domain(2203080543):
-Nuclear fusion is widely studied as a process in which atomic nuclei with lower atomic numbers fuse to form heavier nuclei while emitting a large amount of energy. Fusion reactions can be created using a method known as inertial confinement fusion, which involves using a powerful laser to implode a fuel capsule and create a plasma.
"Impact heating and applied B-fields created unique plasma conditions with strongly magnetized electrons and ions that were important for the experiment," said -Bose. "Through simulations, we determined that this flat shape is caused by the inhibition of heat flow (perpendicular to the direction of the magnetic field) in a strongly magnetized plasma." The recent work of this team of researchers provides valuable new insights into the effects of inertial fusion implosion and magnetic fields on them. In the future, the method they describe could be used by other teams to use high-power lasers to generate strongly magnetized electrons and ions in an experimental environment.
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memo 2206131233 my thought experiment oms storytelling
Plasma tends to become flatter when subjected to a strong impact.
An electric field exists perpendicular to the direction of the magnetic field. The electromagnetic force begins to flatten, stratifies the ionized plasma, and receives internal pressure to make the fractal of the sample c.oss dense. haha.
Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
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e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
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sample b.qoms(standard)
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=bigrip/zerosum, npir+c(dark energy)
sample c.oss
domain(2203080543):
.Astronomers Discover a Mysterious “Black Widow” Binary – With the Shortest Orbit Yet
천문학자들은 가장 짧은 궤도를 가진 신비한 "블랙 위도우" 바이너리를 발견했습니다
주제:천문학천체물리학중성자별펄서워싱턴 대학교 2022년 6월 11일 워싱턴 대학교 블랙 위도우 펄서와 별의 동반자 블랙 위도우 펄서와 항성 동반자의 그림. 펄서의 감마선 방출(자홍색)은 별의 마주보는 면(주황색)을 강하게 가열합니다. 펄서는 파트너를 점차 증발시키고 있습니다. 출처: NASA 고다드 우주 비행 센터/Cruz deWilde
-무거운 별이 연료를 다 써버리고 붕괴되면 중성자별 을 남길 수 있습니다 . (남은 질량이 너무 크면 블랙홀 로 계속 붕괴됩니다 .) 매우 규칙적인 간격으로 복사 펄스를 갖는 것으로 관찰되는 회전하는 중성자별을 펄서라고 합니다. 그것들은 실제로 스스로 맥동을 일으키지 않지만 회전하고 있고 강력한 광선을 방출하기 때문에 우리는 광선이 우리 방향을 가리킬 때마다 펄스를 감지합니다. 이 규칙적인 펄스 및 기타 특성으로 인해 펄서는 천문학자들에게 유용합니다.
그것들을 찾는 것은 "블랙 위도우 바이너리(black widow binary)"와 같은 드문 구성이기 때문에 새로운 발견에 특히 가치가 있습니다. 근처에 있는 별의 번쩍임은 한 팀의 천문학자들의 관심을 끌었고, 그들은 그것이 희귀하고 신비로운 시스템의 일부라는 것을 발견했습니다. 그들이 최근 네이처 저널에 발표한 논문에서 보고한 바와 같이 , 이 별의 기이함은 "블랙 위도우 쌍성"으로 보입니다. 빠르게 회전하는 중성자별 또는 펄서 로 구성된 시스템 유형으로 작은 동반자를 천천히 삼키고 돌고 있습니다.
그 거미류의 이름이 짝에게 하는 것처럼 별. 공동 저자인 매사추세츠 공과대학(Massachusetts Institute of Technology)의 박사후 연구원인 Kevin Burdge가 이끄는 팀은 밤하늘의 광시야 이미지를 촬영하는 캘리포니아에 위치한 관측소인 Zwicky Transient Facility의 데이터를 활용하여 블랙 위도우 바이너리를 발견했습니다. "이 발견은 희귀 천체 물리학 물체를 찾기 위한 ZTF와 같은 대규모 시간 영역 조사의 잠재력을 강조합니다. " ZTF와 칠레에 기반을 둔 Vera C. Rubin Observatory. 천문학 자 들은 은하수 에 약 24 개의 블랙 위도우 바이너리 를 알고 있습니다 .
ZTF J1406+1222로 명명된 이 최신 후보는 지구에서 3,000광년 떨어져 있으며 펄서와 동반성이 62분마다 서로를 도는 가장 짧은 공전 주기를 가지고 있습니다. 이 시스템은 또한 10,000년마다 두 개의 내부 별을 공전하는 세 번째 멀리 떨어진 별을 호스트하는 것으로 보인다는 점에서 독특합니다. 이 "삼중" 블랙 과부는 어떻게 그러한 시스템이 형성될 수 있었는지에 대한 질문을 제기합니다. 그 관찰을 바탕으로 팀은 기원 이야기를 제안했습니다. 대부분의 블랙 위도우 쌍성체와 마찬가지로 삼중계는 구상 성단으로 알려진 오래된 별의 밀집된 별자리에서 발생했을 가능성이 큽니다.
이 특별한 성단은 우리은하의 중심으로 표류했을 수 있으며, 여기서 중앙 블랙홀의 중력이 은하단을 잡아당기면서 삼중 블랙 위도우를 손상시키지 않았습니다. "그것은 복잡한 출생 시나리오입니다."라고 Burdge는 말했습니다. "이 시스템은 아마도 태양 주위에 있었던 것보다 더 오래 은하수에서 떠돌아다녔을 것입니다." 무거운 별의 붕괴된 핵인 펄서는 현기증 나는 회전 주기를 가지며 몇 밀리초마다 회전하고 그 과정에서 고에너지 감마와 X선의 섬광을 방출합니다.
일반적으로 펄서는 엄청난 양의 에너지를 태우면서 스핀다운되어 빠르게 죽습니다. 그러나 때때로 펄서의 중력은 지나가는 별에서 물질을 끌어내어 펄서를 다시 회전시키는 새로운 에너지를 제공할 수 있습니다. "재활용된" 펄서는 에너지를 다시 방출하기 시작하여 별을 더욱 벗겨내고 결국에는 별을 파괴합니다. 대부분의 블랙 위도우 쌍성은 중심 펄서에서 방출되는 감마선과 X선 복사를 통해 발견되지만 팀은 쌍성의 동반성에서 번쩍이는 가시광선을 사용하여 ZTF J1406+1222를 감지했습니다.
Burdge는 동반성의 소위 "낮" 면(영구적으로 펄서를 향하고 있는 면)이 펄서로부터 받는 지속적인 고에너지 복사로 인해 "밤" 면보다 몇 배 더 뜨거울 수 있다는 것을 인식했습니다. 그는 천문학자들이 주기적으로 밝기가 크게 변하는 별을 관찰한다면 그것이 펄서를 가진 쌍성기에 있다는 강력한 신호가 될 것이라고 추론했습니다. 이 이론을 테스트하기 위해 Burdge와 그의 공동 저자는 ZTF 데이터에서 별의 밝기를 연구하여 10배 이상, 그리고 약 1시간 이내의 시간 규모로 극적으로 변화하는 항목이 있는지 확인했습니다. 팀은 12개의 알려진 블랙 위도우 바이너리를 선택하여 새로운 방법의 정확성 을 검증할 수 있었습니다 . 그런 다음 그들은 62분마다 밝기가 13배씩 변하는 별을 발견했는데, 이는 새로운 블랙 위도우 쌍성의 일부일 가능성이 있음을 나타냅니다.
Sloan Digital Sky Survey에서 수십 년 동안 별을 측정한 결과를 되돌아보면, 그들은 쌍성이 다른 먼 별에 의해 추적되고 있다는 증거를 발견했습니다. 그들의 계산에 따르면 이 세 번째 별은 10,000년마다 내부 쌍성을 공전하는 것으로 나타났습니다. 흥미롭게도 천문학자들은 쌍성에서 펄서에서 방출되는 감마선이나 X선 방출을 직접 감지하지 못했습니다. 이는 블랙 위도우가 확인되는 일반적인 방법입니다. 결과적으로 현재 ZTF J1406+1222는 후보 블랙 위도우 바이너리로 간주되며 팀은 향후 관찰을 통해 이를 확인하고자 합니다. Burdge는 "모든 것이 블랙 위도우 바이너리임을 가리키는 것 같습니다."라고 말했습니다. "그러나 그것에 대해 몇 가지 이상한 점이 있기 때문에 완전히 새로운 것일 수 있습니다." 팀은 새로운 시스템을 계속 관찰하고 광학 기술을 적용하여 하늘의 더 많은 중성자별과 블랙 위도우를 밝힐 계획입니다. Bellm은 "ZTF만으로 이 블랙 위도우 바이너리를 식별한다는 것은 훨씬 더 강력한 Vera C. Rubin Observatory가 온라인 상태가 되는 몇 년 안에 이러한 시스템을 훨씬 더 많이 찾을 수 있어야 함을 시사합니다."라고 말했습니다. 이 발견에 대한 자세한 내용은 Astronomers Discover Mysterious "Black Widow" Binary System 을 참조하십시오 .
참조: Kevin B. Burdge, Thomas R. Marsh, Jim Fuller, Eric C. Bellm, Ilaria Caiazzo, Deepto Chakrabarty, Michael W. Coughlin, Kishalay De의 "A 62-Minute Orbital Period Black Widow Binary in a Wide Hierarchical Triple" , VS Dhillon , Matthew J. Graham , Pablo Rodriguez-Gil , Amruta D. Jaodand , David L. Kaplan , Erin Kara , Albert KH Kong , SR Kulkarni , Kwan-Lok Lee , SP Littlefair , Walid A Majid , Przemek Mroz , Aaron B. Pearlman, ES Phinney, Jan van Roestel, Robert A. Simcoe, Igor Andreoni, Andrew J. Drake, Richard G. Dekany, Dmitry A. Duev, Erik C. Kool, Ashish A. Mahabal, Michael S. Medford , Reed Riddle과 Thomas A. Prince, 2022년 5월 4일 , 자연 DOI: 10.1038/s41586-022-04551-1 공동 저자에는 University of Warwick 의 과학자가 포함됩니다 . 칼텍; 맥길 대학교; 메릴랜드 대학교, 칼리지 파크; 미네소타 대학교; 셰필드 대학교; 위스콘신-밀워키 대학교; 국립청궁대학교; 국립청화대학교; 카나리아 제도 천체 물리학 연구소; 라 라구나 대학교; 스톡홀름 대학; 및 버클리 캘리포니아 대학교 . 이 연구는 국립과학재단의 지원을 받았습니다.
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