.Let There Be Light: Emerging From the Cosmic Dark Ages in the Early Universe
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Let There Be Light: 초기 우주의 우주 암흑기에서 출현
주제:천문학 천체물리학유럽 남부 천문대 나오미 딘모어, 유럽남방천문대(ESO) 2023년 5월 3일 유니버스 그래픽의 진화 이 그래픽은 빅뱅에서 현재까지 우주의 진화를 보여줍니다. 우주 팽창을 통한 우주의 성장과 은하 및 은하단의 성장을 나타냅니다. 우주의 나이는 거의 140억 년입니다. 신용: ESO/M. 콘메MAY 3, 2023
-우주 암흑기로 알려진 초기 우주에는 이온화된 원자를 형성하는 아원자 입자의 뜨거운 수프로 구성된 광원이 없었습니다. 냉각되면서 이 원자들은 중성이 되어 빛이 자유롭게 이동할 수 있게 되었습니다. 이 시대는 자외선이 이러한 원자를 다시 이온화하는 재이온화 시대로 전환되었습니다. 이 자외선의 출처는 아직 조사 중입니다. 기술의 발전으로 천문학자들은 먼 별과 초기 은하를 관찰할 수 있게 되었지만 초기 우주에 대한 많은 미스터리가 남아 있습니다.
아래 이미지를 보셨을 것입니다. 그 빛이 우리에게 도달하기까지 수십억 년 동안 여행한 수천 개의 은하를 포함하는 유명한 허블 울트라 딥 필드입니다. 하지만 우주가 항상 별이나 은하와 같은 광원으로 가득 차 있지는 않다는 사실을 알고 계셨나요? 천문학자들은 이것을 우주 암흑기라고 부릅니다. 빅뱅 이후 약 10억 년 후인 초기 우주에서 무언가가 불을 켜고 오늘날 우리가 알고 있는 시대로 우주를 가져왔습니다.
어떻게 이런 일이 일어났는지 알아봅시다!
허블 울트라 딥 필드 2012 이 이미지는 추가 관측 시간을 제공하는 Hubble Ultra Deep Field 이미지의 개선된 버전인 Hubble Ultra Deep Field 2012를 보여줍니다. 제공: NASA, ESA, R. Ellis(Caltech) 및 HUDF 2012 팀
맨 처음부터 시작합시다(시작하기에 아주 좋은 곳)… 약 138억년 전에 우주가 생겨났고 점차 오늘날 우리가 알고 있는 광대한 우주로 변모하기 시작했습니다. 말하자면 빅뱅은 실제로 "폭발"이 아니었습니다. 빅뱅은 무한히 작고 무한히 뜨겁고 무한히 밀도가 높은 것에서 약간 덜한 것으로 매우 급속한 확장이었습니다. 그런 다음 나머지 시간 동안 계속 확장되었습니다. 팽창이 시작된 직후, 전체 우주는 양성자, 중성자, 전자와 같은 아원자 입자의 극도로 뜨거운 "수프"였습니다. 냉각되기 시작하면서 양성자와 중성자가 함께 모여 수소와 헬륨 원자를 형성하기 시작했습니다. 이 원자는 이온화되었습니다.
초기 우주의 강렬한 열이 이 원자에서 전자를 제거했습니다. 이 시점에서 빛은 자유 전자에 의해 편향되기 때문에 우주를 통과할 수 없습니다. 우주가 조금 더 냉각되면 전자가 이온화된 원자와 결합하여 중성 수소와 헬륨을 생성할 수 있습니다. 천문학자들에게 재결합 으로 알려진 이 과정은 빅뱅 이후 약 300,000년 후에 발생했으며 빛이 더 이상 자유 전자에 의해 편향되지 않기 때문에 우주를 투명하게 만들었습니다. 천문학자들이 이 시대에 대해 아는 이유는 오늘날 우주 전체에 흩어져 있는 잔여 우주 마이크로파 배경 복사 때문입니다. 이것은 우주의 팽창에 의해 파장이 늘어나 적색편이 된 재결합 시대의 잔존광이다 . 이것은 이 빛이 더 멀리 이동할수록 파장이 더 길어진다는 것을 의미합니다. 이 잔해는 우주가 과거에 어떻게 보였는지에 대한 일종의 발자국입니다.
수소와 헬륨의 가스 수프에 불과하며 가스는 다른 지역보다 일부 지역에서 더 밀집되어 있습니다. 그러나 이 시점에는 별과 같은 광원이 없었기 때문에 천문학자들은 이 시대를 우주 암흑기라고 부릅니다.
플랑크가 본 우주 마이크로파 배경 유럽 우주국의 플랑크 우주 망원경이 포착한 우주 마이크로파 배경 지도. 서로 다른 색상은 밀도가 약간 다른 영역에 해당하는 온도의 작은 변동을 보여 주며 나중에 최초의 별과 은하 형성을 위한 씨앗이 됩니다. 크레딧: ESA와 플랑크 협업
안개 지우기 빅뱅 이후 5억년에서 10억년 사이에 우주는 변형되어 중성 가스의 안개가 걷혔습니다. 막대한 양의 자외선(UV)이 이 안개를 뚫고 타서 원자에서 전자를 떼어내고 이온화할 수 있었던 것으로 생각됩니다. 이 때문에 천문학자들은 이 시기를 초기 우주에서 재이온화 시대라고 부르는데, 이온화된 가스의 "거품"이 주변 중성 가스 가운데 성장하고 있습니다. 우주를 재이온화하는 데 필요한 자외선을 정확히 제공한 것이 무엇인지는 아직 알려지지 않았습니다.
그것은 별, 초기 은하 또는 퀘이사 또는 이들의 조합 일 수 있습니다 .
이 비디오는 재이온화가 어떻게 발생했는지에 대한 시뮬레이션을 보여줍니다. 시뮬레이션은 어두운 톤으로 표시된 중성 가스로 시작합니다. 첫 번째 별에서 나오는 자외선은 이 원자에서 전자를 떼어내어 자외선이 더 멀리 도달함에 따라 팽창하는 이온화된 가스 거품(파란색으로 표시)을 생성합니다. 출처: M. Alvarez, R. Kaehler, T. Abel
천문학자들은 재이온화 시대의 강렬한 자외선이 최초의 별에서 방출되었다고 가정했습니다. 우주 안개의 일부 영역이 자체 중력으로 인해 응축되고 붕괴되면서 수백만 년에 걸쳐 형성되었을 것입니다. 별은 매우 강한 열과 압력 하에서 수소와 헬륨과 같은 원자를 융합하여 더 무거운 원소를 형성하고 막대한 양의 에너지를 방출하는 매우 밀도가 높은 플라즈마 형태입니다. 연료가 모두 소모되면 별의 크기에 따라 별이 죽고 주변 공간에 과다한 새로운 요소가 방출되어 다음 세대의 새로운 별에서 끝납니다. 최초의 별은 태양보다 30~300배 더 크고 수백만 배 더 밝았을 것입니다.
무거운 원소의 흔적을 포함하고 있는 현대의 별과 달리, 최초의 별은 단지 수소와 헬륨으로 만들어졌을 것입니다. 그들은 수백만 년 후에야 소진되었을 것이고 재이온화 시대의 안개를 맑게 할 만큼 강렬한 자외선을 방출했을 것입니다. 이 별들은 우주에서 가장 무거운 원소를 만들 수 있을 만큼 뜨거운 거대한 초신성 폭발로 생을 마감했을 것입니다. 이러한 폭발은 최초의 무거운 원소로 우주를 채우고 더 많은 먼지, 행성 및 별을 형성했을 것입니다.
우주 역사의 개략도 이 다이어그램은 약 138억 년 전 빅뱅 이후 우주 진화의 주요 이정표를 보여줍니다. 크레딧: NAOJ
아주 아주 최근까지 초기 우주에서 극도로 무거운 별의 존재는 순전히 이론적인 것이었습니다. 그 이유는 단순히 사용 가능한 기술로 인해 시간을 거슬러 올라가 우주를 들여다보는 것이 제한되었기 때문입니다. 2011년 ESO의 초거대망원경(VLT)을 사용한 연구를 통해 천문학자들은 초기 우주를 조사하여 우주가 겨우 7억 8천만년이 되었을 때 초기 별과 은하를 발견할 수 있었습니다. 그들은 일부 은하에서 방출되는 자외선이 우주 안개를 재이온화하는 데 중요한 에너지원이 될 수 있음을 발견했습니다. 2015년의 또 다른 연구에서는 VLT 및 기타 망원경을 사용하여 초기 은하계를 연구하여 1세대 별에서 예상한 대로 헬륨보다 무거운 원소의 흔적이 전혀 없는 놀랍도록 밝은 은하계를 발견했습니다 .
그런 다음 2022년 3월 30일 NASA /ESA의 허블 우주 망원경을 사용하는 천문학자 들은 우주가 현재 나이의 7%에 불과했을 때 또는 빅뱅 후 40억 년이 지난 시점에서 지금까지 본 것 중 가장 먼 별을 포착 할 수 있었습니다 . 그들은 큰 은하단이 돋보기 역할을 할 수 있는 중력 렌즈 효과로 인해 이것을 볼 수 있었으며 매우 먼 거리에 있는 물체를 보여줍니다. Earendal(고대 영어로 "아침 별"을 의미)이라고 불리는 이 별은 질량이 태양의 최소 50배이고 수백만 배 더 밝은 것으로 추정됩니다.
멀리, 멀리 은하계 최초의 은하는 오늘날 천문학자들이 관찰하는 새로운 은하와는 매우 달랐을 것입니다. 초기 우주의 혼란스러운 특성으로 인해 은하의 모양은 덜 정의되어 팽대부(은하의 중심을 향해 단단히 묶인 별 덩어리)와 나선팔( 은하수 에 있는 것과 같은 ) 과 같은 안정적인 기능이 부족했을 것입니다. 다만, 아직 미심쩍은 부분이 있습니다.
갤럭시 ALESS 073.1 ALMA로 관찰한 먼 은하 ALESS 073.1, 가스와 먼지는 각각 파란색과 빨간색으로 표시됩니다. 제공: Cardiff University
초기 은하는 대부분 수소 및 헬륨과 같은 더 가벼운 원소로 채워질 것으로 예상됩니다. 그러나 경우에 따라 천문학자들은 화학적 조성에 따라 훨씬 더 오래된 것으로 보이는 재이온화 시대의 은하를 발견했습니다. 예를 들어, 2015년 천문학자들은 ESO 가 파트너인 ALMA (Atacama Large Millimetre/Submillimetre Array) 와 ESO의 VLT를 사용하여 우주 나이가 약 7억년 전의 은하를 발견했습니다. 재이온화), 훨씬 더 무거운 원소의 가스와 먼지가 포함되어 있음을 발견했습니다.
훨씬 더 먼 은하는 2017년에 ALMA 로 연구되었고 놀랍게도 먼지가 많은 것으로 밝혀졌습니다.. 이것은 아마도 많은 초기 초신성이 이 은하를 매우 빠르게 무거운 원소로 채웠음을 시사하지만 천문학자들은 이것을 확실히 알지 못합니다. 마찬가지로 작년에 ALMA를 사용하는 천문학자들은 예상보다 훨씬 오래된 은하를 발견했습니다 . 우리는 우주의 나이가 겨우 12억 년이었을 때 그것을 보았지만, 그것은 이미 우리 은하와 같이 더 진화된 은하와 유사한 팽대부와 회전하는 원반과 같은 특징을 보여줍니다. 분명히 초기 우주의 은하에 대해 아직 배울 것이 많습니다.
여전히 수수께끼 천문학자들은 대략적인 연대표와 우주의 형성에 대한 그럴듯한 이론을 종합할 수 있었지만, 대부분은 여전히 미스터리입니다. 초기 우주의 정확한 연대표를 맞추는 것은 매우 어렵습니다. 재이온화는 실제로 언제 끝났습니까? 최초의 은하들은 어떻게 함께 모였습니까? 이러한 질문에 답하기 위해서는 더 많은 연구와 더 정확한 기술이 필요합니다. ESO의 ELT(Extremely Large Telescope)는 현재 칠레에서 건설 중이며 이번 10년 후반에 첫 번째 빛을 보게 될 것이며 초기 우주를 이해하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.
ELT는 현재 존재하는 모든 광학 연구 망원경을 합친 것보다 더 큰 39미터 거울을 가지고 있어 엄청난 양의 빛을 수집할 수 있습니다. 그것은 천문학자들이 초기 우주까지 거슬러 올라가 그들의 역사를 추적하면서 더 먼 은하계에 있는 개별 별들을 조사할 수 있게 해줄 것입니다. 그것의 작동은 천문학의 능력을 극적으로 증가시켜 그 어느 때보다 더 멀리 그리고 더 정확하게 우주를 들여다볼 것입니다. 우주가 투명하고 빛으로 가득 차 있으며 최신 기술을 사용하여 우주의 먼 곳까지 다시 볼 수 있다는 사실에 감사합시다.
약력 나오미 딘모어 나오미는 ESO 의 과학 저널리즘 인턴입니다 . 카디프 대학교 에서 물리학 및 음악 학사 학위를 받은 후 임페리얼 칼리지 런던 에서 과학 커뮤니케이션 석사 과정을 공부했습니다 .
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메모 2305031825 나의사고실험 oms 스토리텔링
초기 우주는 우주 암흑기에서 출현했다. 우주 암흑기로 알려진 초기 우주에는 이온화된 원자를 형성하는 아원자 입자의 뜨거운 수프로 구성된 광원이 없었다. 샘플링 oms.vix.a(n!) 냉각되면서 이 원자들은 샘플링 oss.base 중성이 되어 빛이 자유롭게 이동할 수 있게 되었다. base는 암흑기에 존재하는 아원자 스프이다. 허허.
-In the early universe, known as the Cosmic Dark Age, there were no light sources consisting of a hot soup of subatomic particles forming ionized atoms. As they cooled, these atoms became neutral, allowing light to travel freely. This epoch transitioned into the reionization epoch, in which ultraviolet light re-ionized these atoms. The source of this ultraviolet light is still under investigation. Advances in technology have allowed astronomers to observe distant stars and early galaxies, but many mysteries about the early universe remain.
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memo 2305031825 my thought experiment oms storytelling
The early universe emerged from the cosmic dark age. In the early universe, known as the Cosmic Dark Age, there were no light sources consisting of a hot soup of subatomic particles forming ionized atoms. As the sampling oms.vix.a(n!) cools, these atoms become sampling oss.base neutral, allowing light to travel freely. The base is a subatomic soup that exists in the Dark Ages. haha.
Samplea.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
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0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
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000000000q0
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zxdxybzyz
zxdzxezxz
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zxezybzyy
bddbcbdca
.Speed Demons: Giant Proteins Behind World’s Fastest Biological Movement Unveiled
속도의 악마: 세계에서 가장 빠른 생물학적 움직임 뒤에 있는 거대 단백질 공개
주제:세포 생물학중국과학원인기 있는 By 중국과학원 2023년 5월 1일 Spirostomum 세포의 수축 및 확장 상태 Spirostomum 세포의 수축 및 확장 상태. 중국 과학자들은 RNAi에서 얻은 고품질 게놈을 사용하여 믿을 수 없을 정도로 빠른 움직임으로 알려진 밀리미터 규모의 단세포 원생 생물 속 Spirostomum의 초고속 수축에 대한 분자 기반을 발견했습니다. 출처: IHB의 이미지
과학자들은 믿을 수 없을 정도로 빠른 움직임으로 알려진 밀리미터 규모의 단세포 원생생물의 속인 Spirostomum의 초고속 수축에 대한 분자 기반을 발견했습니다. 연구자들은 RNAi에서 얻은 고품질 게놈을 사용하여 메쉬와 같은 수축성 원섬유 시스템인 수축성 구조가 2개의 거대 단백질과 2개의 Ca2+ 결합 단백질로 구성되어 있음을 발견했습니다.
이 연구는 초고속 세포 수축의 분자 메커니즘을 이해하는 데 의의가 있으며 초고속 수축 마이크로머신의 설계 및 구축을 위한 청사진을 제공합니다. 1676년 10월 9일자 왕립 학회에 보낸 유명한 편지에서 Antonie van Leeuwenhoek는 단세포 진핵생물( Vorticella )과 그 매혹적인 초고속 세포 수축을 최초의 발견으로 묘사했습니다. Ca 2+ 의존적 메커니즘 에 의해 유발되는 이러한 종류의 초고속 세포 수축은 액틴-미오신 및 다이네인/키네신-튜불린 시스템에서 발견되는 아데노신 삼인산(ATP) 의존적 메커니즘과 구별됩니다.
Spirostomum 은 Vorticella 와 같은 믿을 수 없을 정도로 빠른 움직임으로 알려진 밀리미터 규모의 단세포 원생 생물 속입니다 . 초고속 수축으로 인해 생물학적 세계에서 가장 빠른 움직임이 가능합니다. 그러나 많은 연구에도 불구하고 이러한 유형의 초고속 세포 수축의 배후에 있는 분자 메커니즘은 오랫동안 미스터리였습니다. 최근 중국 과학원 수생물학 연구소(Institute of Hydrobiology, IHB)의 MIAO Wei 교수가 이끄는 연구 그룹은 Spirostomum 의 초고속 수축 이면에 있는 분자 기반을 설명함으로써 이 미스터리를 풀었습니다 .
팀의 연구는 Science Advances 에 발표되었습니다 . 이 연구에서 연구원들은 이전에 구축한 게놈 어셈블리 파이프라인을 사용하여 Spirostomum 의 고품질 게놈을 얻었습니다 . 그들은 메쉬와 같은 수축성 원섬유 시스템인 수축성 구조가 2개의 거대 단백질과 2개의 Ca 2+ 결합 단백질로 구성되어 있음을 발견했습니다. RNAi를 사용하여 거대 단백질의 기능을 검증했습니다. 초고해상도 이미징은 메쉬와 같은 수축성 원섬유 시스템이 마이크로튜브 세포골격, 미토콘드리아 및 소포체(ER)와 결합하고 Spirostomum 세포의 반복적인 초고속 수축 및 확장에 대한 생물학적 및 물리적 요구에 잘 맞는다는 것을 보여주었습니다 .
MIAO 교수는 "실제로 우리 연구는 게놈에서 분자 연구에 이르는 측면을 다루는 비모델 원생생물을 조사하기 위한 귀중한 참고 자료를 제공합니다."라고 말했습니다. 이 연구는 초고속 세포 수축의 분자 메커니즘을 이해하는 데 매우 중요하며 초고속 수축 마이크로머신의 생체모방, 설계 및 구성에 대한 좋은 청사진을 제공합니다.
참조: Jing Zhang , Weiwei Qin, Che Hu, Siyu Gu, Xiaocui Chai, Mingkun Yang, Fang Zhou, Xueyan Wang, Kai Chen, Guanxiong Yan, Guangying Wang, Chuanqi Jiang, Alan Warren, Jie Xiong 및 Wei Miao, 2023년 2월 22일, Science Advances . DOI: 10.1126/sciadv.add6550
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