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A distribuição da matéria escura em torno das galáxias foi revelada há 12 bilhões de anos

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A distribuição da matéria escura em torno das galáxias foi revelada há 12 bilhões de anos

Restos de radiação do Big Bang, distorcidos pela matéria escura há 12 bilhões de anos. Crédito: Rikko Matsushita

Os cientistas investigaram a natureza da matéria escura em torno das galáxias vistas há 12 bilhões de anos, bilhões de anos mais atrás no tempo do que nunca. Suas descobertas oferecem a possibilidade tentadora de que as regras básicas da cosmologia podem diferir ao estudar a história inicial do nosso universo. A colaboração levou cientistas em[{” attribute=””>Nagoya University in Japan and the findings were published today (August 1) in the journal Physical Review Letters.

Seeing something that happened such a long time ago is challenging. Because of the speed of light is finite, we see distant galaxies not as they are today, but as they were billions of years ago. But even more difficult is observing dark matter, which does not emit light.

“It was a crazy idea. No one realized we could do this.” — Professor Masami Ouchi

Consider a distant source galaxy, even farther away than the target galaxy whose dark matter one wants to investigate. As predicted by Einstein’s theory of general relativity, the gravitational attraction of the foreground galaxy, including its dark matter, distorts the surrounding space and time. As the light from the source galaxy travels through this distortion in spacetime, it bends, changing the apparent shape of the galaxy. The greater the amount of dark matter, the greater the resulting distortion. Therefore, astronomers can measure the amount of dark matter around the foreground galaxy (the “lens” galaxy) from the distortion.

However, beyond a certain threshold, scientists encounter a problem. In the deepest reaches of the universe, the galaxies are incredibly faint. As a result, the farther away from Earth we look, the less effective the gravitational lensing technique becomes. Because the lensing distortion is subtle and difficult to detect in most cases, many background galaxies are needed to detect the signal.

Most previous studies have remained stuck at the same limits. Unable to detect enough distant source galaxies to measure the distortion, they could only analyze dark matter from no more than 8-10 billion years ago. These limitations left open the question of the distribution of dark matter between this time and 13.7 billion years ago, around the beginning of our universe.

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To overcome these challenges and observe dark matter from the farthest reaches of the universe, a team of researchers led by Hironao Miyatake from Nagoya University, in collaboration with the University of Tokyo, the National Astronomical Observatory of Japan, and Princeton University, used a different source of background light, the microwaves released from the Big Bang itself.

First, using data from the observations of the Subaru Hyper Suprime-Cam Survey (HSC), the team identified 1.5 million lens galaxies using visible light, selected to be seen 12 billion years ago.

Next, to overcome the lack of galaxy light even farther away, they employed microwaves from the cosmic microwave background (CMB), the radiation residue from the Big Bang. Using microwaves observed by the European Space Agency’s Planck satellite, the team measured how the dark matter around the lens galaxies distorted the microwaves.

“Look at dark matter around distant galaxies?” asked Professor Masami Ouchi of the University of Tokyo, who made many of the observations. “It was a crazy idea. No one realized we could do this. But after I gave a talk about a large distant galaxy sample, Hironao came to me and said it may be possible to look at dark matter around these galaxies with the CMB.”

“Most researchers use source galaxies to measure dark matter distribution from the present to eight billion years ago,” added Assistant Professor Yuichi Harikane of the Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo. “However, we could look further back into the past because we used the more distant CMB to measure dark matter. For the first time, we were measuring dark matter from almost the earliest moments of the universe.”

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After a preliminary analysis, the scientists soon realized that they had a large enough sample to detect the distribution of dark matter. Combining the large distant galaxy sample and the lensing distortions in CMB, they detected dark matter even further back in time, from 12 billion years ago. This is only 1.7 billion years after the beginning of the universe, and thus these galaxies are seen soon after they first formed.

“I was happy that we opened a new window into that era,” Miyatake said. “12 billion years ago, things were very different. You see more galaxies that are in the process of formation than at the present; the first galaxy clusters are starting to form as well.” Galaxy clusters comprise 100-1000 galaxies bound by gravity with large amounts of dark matter.

“This result gives a very consistent picture of galaxies and their evolution, as well as the dark matter in and around galaxies, and how this picture evolves with time,” said Neta Bahcall, Eugene Higgins Professor of Astronomy, professor of astrophysical sciences, and director of undergraduate studies at Princeton University.

One of the most exciting discoveries from the study was related to the clumpiness of dark matter. According to the standard theory of cosmology, the Lambda-CDM model, subtle fluctuations in the CMB form pools of densely packed matter by attracting surrounding matter through gravity. This creates inhomogeneous clumps that form stars and galaxies in these dense regions. The group’s findings suggest that their clumpiness measurement was lower than predicted by the Lambda-CDM model.

Miyatake is enthusiastic about the possibilities. “Our finding is still uncertain,” he said. “But if it is true, it would suggest that the entire model is flawed as you go further back in time. This is exciting because if the result holds after the uncertainties are reduced, it could suggest an improvement of the model that may provide insight into the nature of dark matter itself.”

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“At this point, we will try to get better data to see if the Lambda-CDM model is actually able to explain the observations that we have in the universe,” said Andrés Plazas Malagón, associate research scholar at Princeton University. “And the consequence may be that we need to revisit the assumptions that went into this model.”

“One of the strengths of looking at the universe using large-scale surveys, such as the ones used in this research, is that you can study everything that you see in the resulting images, from nearby asteroids in our solar system to the most distant galaxies from the early universe. You can use the same data to explore a lot of new questions,” said Michael Strauss, professor and chair of the Department of Astrophysical Sciences at Princeton University.

This study used data available from existing telescopes, including Planck and Subaru. The group has only reviewed a third of the Subaru Hyper Suprime-Cam Survey data. The next step will be to analyze the entire data set, which should allow for a more precise measurement of the dark matter distribution. In the future, the research team expects to use an advanced data set like the Vera C. Rubin Observatory’s Legacy Survey of Space and Time (LSST) to explore more of the earliest parts of space. “LSST will allow us to observe half the sky,” Harikane said. “I don’t see any reason we couldn’t see the dark matter distribution 13 billion years ago next.”

Reference: “First Identification of a CMB Lensing Signal Produced by 1.5 Million Galaxies at z~4: Constraints on Matter Density Fluctuations at High Redshift” by Hironao Miyatake, Yuichi Harikane, Masami Ouchi, Yoshiaki Ono, Nanaka Yamamoto, Atsushi J. Nishizawa, Neta Bahcall, Satoshi Miyazaki and Andrés A. Plazas Malagón, 1 August 2022, Physical Review Letters.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.061301

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Privação associada a maior risco de segundo câncer entre sobreviventes de câncer de mama na Inglaterra Câncer

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Privação associada a maior risco de segundo câncer entre sobreviventes de câncer de mama na Inglaterra  Câncer

As mulheres sobreviventes do cancro da mama que vivem nas zonas mais desfavorecidas têm 35% mais probabilidades de desenvolver um segundo cancro, não relacionado, em comparação com as que vivem nas zonas mais ricas. pesquisar Ofertas.

O câncer de mama é o câncer mais comumente diagnosticado no Reino Unido, com cerca de 56.000 pessoas informadas que o sofrem a cada ano. Melhorar o diagnóstico e o tratamento significa que As taxas de sobrevivência em cinco anos são agora de 86% na Inglaterra.

As pessoas que sobreviveram ao cancro da mama têm uma maior probabilidade de desenvolver um segundo cancro primário (não relacionado), mas até agora o risco exato não foi claro.

Uma equipa de investigadores liderada pela Universidade de Cambridge analisou dados do NHS de quase 600.000 pacientes em Inglaterra e descobriu que, em comparação com a população feminina em geral, as mulheres que sobreviveram ao cancro da mama tinham um risco aumentado de desenvolver 12 outros cancros primários.

Elas tinham o dobro do risco de desenvolver câncer na mama não afetada (no lado contralateral), um risco aumentado de 87% de câncer endometrial, um risco aumentado de 58% de leucemia mieloide e um risco aumentado de 25% de câncer de ovário.

O estudo, publicado no The Lancet Regional Health – Europe, concluiu que o risco de desenvolver um segundo cancro primário era maior em pessoas que viviam em áreas de maior privação socioeconómica.

Em comparação com os mais ricos e menos ricos, os sobreviventes do cancro da mama têm um risco 166% maior de cancro do pulmão, um risco 78% aumentado de cancro do estômago e um risco aumentado de mais de 50% de cancro da bexiga e do esófago, e um risco aumentado de 48% de desenvolver câncer de mama. Maior risco de câncer de cabeça e pescoço e aumento de 43% no risco de câncer renal.

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No geral, aqueles que viviam nas áreas mais desfavorecidas tinham 35% mais probabilidade de desenvolver um segundo cancro que não o cancro da mama.

Isto pode dever-se ao facto de factores de risco como o tabagismo, a obesidade e o consumo de álcool serem mais comuns entre os grupos mais desfavorecidos. Um estudo de 2023 descobriu que a privação causa 33.000 casos adicionais de câncer no Reino Unido a cada ano.

O primeiro autor, Isaac Allen, do Departamento de Saúde Pública e Cuidados Primários da Universidade de Cambridge, disse: “Este é o maior estudo já feito para rastrear o segundo tipo de câncer depois do câncer de mama, e o primeiro a mostrar que mulheres diagnosticadas com câncer de mama em áreas desfavorecidas têm maior probabilidade de desenvolver um segundo tipo de cancro.” Muitos cancros resultam da privação, mas é claro que é necessária mais investigação para determinar os factores específicos que levam a riscos mais elevados e a melhor forma de reduzir estas disparidades.

Além dos dados de mais de 580.000 mulheres, os investigadores examinaram o risco de um segundo cancro primário em mais de 3.500 homens sobreviventes de cancro da mama diagnosticados entre 1995 e 2019, utilizando o conjunto de dados do Registo Nacional de Cancro.

Os sobreviventes do cancro da mama do sexo masculino tinham 55 vezes mais probabilidade do que a população masculina em geral de desenvolver cancro da mama contralateral, 58% mais probabilidade do que a população masculina em geral de desenvolver cancro da próstata e tinham quatro vezes mais risco de desenvolver cancro da tiróide, embora os números reais destes cânceres Foi baixo.

Reagindo às descobertas, o professor Pat Price, oncologista líder e cofundador da… Campanha Pegue o CâncerEle disse: “Isto destaca outro exemplo de desigualdades alarmantes no cancro, sublinhando a necessidade urgente de um plano dedicado ao cancro. “Nem a origem de uma pessoa nem o seu estatuto socioeconómico devem determinar as suas hipóteses de contrair ou sobreviver ao cancro”.

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Dr. Simon Vincent, Diretor de Pesquisa, Apoio e Impacto do Breast Cancer Now, disse: Embora um risco maior de câncer secundário possa ser causado por fatores genéticos ou pelos efeitos do tratamento inicial do câncer de mama, são necessárias mais pesquisas sobre as causas do segundo câncer primário. . Câncer e como acompanhar pacientes que completaram o tratamento inicial para câncer de mama.

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Podemos ter detectado a primeira explosão magnética fora da nossa galáxia

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Podemos ter detectado a primeira explosão magnética fora da nossa galáxia
Mais Zoom / M82, o local do que é provavelmente uma explosão gigante de um magnetar.

NASA, ESA e a equipe do legado do Hubble

Os raios gama são uma ampla classe de fótons de alta energia, incluindo qualquer coisa com mais energia que os raios X. Embora muitas vezes surjam de processos como o decaimento radioativo, poucos eventos astronômicos os produzem em quantidades suficientes para que possam ser detectados quando a radiação se origina em outra galáxia.

Porém, a lista é maior que uma, o que significa que a descoberta dos raios gama não significa que conhecemos o evento que levou ao seu aparecimento. A baixas energias, podem ser produzidos nas regiões circundantes dos buracos negros e por estrelas de neutrões. As supernovas também podem produzir uma explosão repentina de raios gama, assim como a fusão de objetos compactos, como estrelas de nêutrons.

Depois, há magnetares. Estas são estrelas de nêutrons que, pelo menos temporariamente, possuem campos magnéticos intensos de >1012 Muitas vezes mais forte que o campo magnético do sol. Os magnetares podem sofrer explosões e até explosões gigantes, pois emitem grandes quantidades de energia, incluindo raios gama. Estas explosões podem ser difíceis de distinguir das explosões de raios gama resultantes da fusão de objetos compactos, pelo que as únicas explosões magnéticas gigantes confirmadas ocorreram na nossa galáxia ou nos seus satélites. Até agora parece.

o que é que foi isso

A explosão em questão foi monitorizada pela Agência Espacial Europeia Observatório Integrado de Raios Gama, entre outros, em novembro de 2023. GRB 231115A era curto, durando apenas cerca de 50 milissegundos em alguns comprimentos de onda. Embora explosões mais longas de raios gama possam ser produzidas pela formação de buracos negros durante supernovas, esta explosão curta é semelhante àquelas que se espera que sejam observadas quando estrelas de nêutrons se fundem.

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Os dados direcionais do Integral GRB 231115A colocaram-no diretamente acima de uma galáxia próxima, M82, também conhecida como Galáxia do Charuto. M82 é a chamada galáxia starburst, o que significa que está formando estrelas rapidamente, e a explosão é provavelmente causada por interações com seus vizinhos. No geral, a galáxia está formando estrelas a uma taxa 10 vezes maior que a taxa de formação de estrelas da Via Láctea. Isto significa muitas supernovas, mas também significa um grande número de jovens estrelas de nêutrons, algumas das quais formarão magnetares.

Isto não exclui a possibilidade de M82 estar presente antes de uma explosão de raios gama de um evento distante. No entanto, os investigadores estão a utilizar dois métodos diferentes para mostrar que isto é altamente improvável, tornando algo que ocorre dentro da galáxia a fonte mais provável dos raios gama.

Ainda poderia ser uma explosão de raios gama ocorrendo dentro de M82, exceto que a energia total estimada da explosão é muito menor do que esperaríamos desses eventos. As supernovas também deveriam ser detectadas em outros comprimentos de onda, mas não havia sinal de nenhuma (de qualquer maneira, elas geralmente produzem explosões mais longas). Uma fonte alternativa, a fusão de dois objetos compactos, como estrelas de nêutrons, poderia ter sido detectada usando observatórios de ondas gravitacionais, mas não havia nenhum sinal claro neste momento. Estes eventos muitas vezes deixam para trás fontes de raios X, mas nenhuma nova é visível em M82.

Portanto, parece uma explosão magnética gigante, e possíveis explicações para uma curta explosão de radiação gama não funcionam realmente para GRB 231115A.

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Procurando por mais

O mecanismo exato pelo qual os magnetares produzem raios gama não foi totalmente determinado. Pensa-se que este processo envolve um rearranjo da crosta da estrela de neutrões, imposto pelas intensas forças geradas pelo campo magnético surpreendentemente intenso. Acredita-se que as explosões gigantes exigem uma intensidade de campo magnético de pelo menos 1015 Gauss. O campo magnético da Terra é inferior a um gauss.

Assumindo que o evento enviou radiação em todas as direções, em vez de direcioná-la para a Terra, os pesquisadores estimam que a energia total liberada foi de 1045 ergs, o que se traduz em aproximadamente 1022 Megatoneladas de TNT. Portanto, embora seja menos ativo do que uma fusão de estrelas de nêutrons, ainda é um evento impressionantemente ativo.

No entanto, para compreendê-los melhor, provavelmente precisaremos de mais do que os três estados na nossa vizinhança imediata que estão claramente associados aos magnetares. Assim, ser capaz de determinar de forma consistente quando estes eventos ocorrem em galáxias distantes seria uma grande vitória para os astrónomos. Os resultados podem ajudar-nos a desenvolver um modelo para distinguir quando olhamos para uma explosão gigante em vez de fontes alternativas de raios gama.

Os investigadores também observam que esta é a segunda candidata a erupção gigante associada à M82 e, como mencionado acima, espera-se que as galáxias estelares sejam relativamente ricas em magnetares. Concentrar as pesquisas nelas e em galáxias semelhantes pode ser exatamente o que precisamos para acelerar o ritmo das nossas observações.

Natureza, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07285-4 (Sobre IDs digitais).

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Missão Starlink terça-feira de Cabo Canaveral

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Missão Starlink terça-feira de Cabo Canaveral

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