Quando dois objetos massivos se fundem – como buracos negros ou estrelas de nêutrons – eles distorcem o espaço e o tempo.
Os cientistas reativaram o Observatório de Laser de Ondas Gravitacionais Interferômetro (ICW).[{” attribute=””>LIGO) after a three-year break, improving its ability to measure gravitational waves. These waves offer new opportunities for multi-messenger astronomy and deepen our understanding of astrophysical phenomena. The upgraded LIGO began its fourth observation run in May 2023, focusing on real-time detection and localization of gravitational waves, which are generated by the merging of massive objects like black holes and neutron stars.
After a three-year hiatus, scientists in the U.S. have just turned on detectors capable of measuring gravitational waves — tiny ripples in space itself that travel through the universe.
Unlike light waves, gravitational waves are nearly unimpeded by the galaxies, stars, gas, and dust that fill the universe. This means that by measuring gravitational waves, astrophysicists like me can peek directly into the heart of some of these most spectacular phenomena in the universe.
Since 2020, the Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory – commonly known as LIGO – has been sitting dormant while it underwent some exciting upgrades. These improvements will significantly boost the sensitivity of LIGO and should allow the facility to observe more-distant objects that produce smaller ripples in spacetime.
By detecting more events that create gravitational waves, there will be more opportunities for astronomers to also observe the light produced by those same events. Seeing an event through multiple channels of information, an approach called multi-messenger astronomy, provides astronomers rare and coveted opportunities to learn about physics far beyond the realm of any laboratory testing.
According to Einstein’s theory of general relativity, massive objects warp space around them.
Ripples in spacetime
According to Einstein’s theory of general relativity, mass and energy warp the shape of space and time. The bending of spacetime determines how objects move in relation to one another – what people experience as gravity.
Gravitational waves are created when massive objects like black holes or neutron stars merge with one another, producing sudden, large changes in space. The process of space warping and flexing sends ripples across the universe like a wave across a still pond. These waves travel out in all directions from a disturbance, minutely bending space as they do so and ever so slightly changing the distance between objects in their way.
Quando dois objetos maciços – como um[{” attribute=””>black hole or a neutron star – get close together, they rapidly spin around each other and produce gravitational waves. The sound in this NASA visualization represents the frequency of the gravitational waves.
Even though the astronomical events that produce gravitational waves involve some of the most massive objects in the universe, the stretching and contracting of space is infinitesimally small. A strong gravitational wave passing through the Milky Way may only change the diameter of the entire galaxy by three feet (one meter).
The first gravitational wave observations
Though first predicted by Einstein in 1916, scientists of that era had little hope of measuring the tiny changes in distance postulated by the theory of gravitational waves.
Around the year 2000, scientists at Caltech, the Massachusetts Institute of Technology, and other universities around the world finished constructing what is essentially the most precise ruler ever built – the LIGO observatory.
The LIGO detector in Hanford, Washington, uses lasers to measure the minuscule stretching of space caused by a gravitational wave. Credit: LIGO Laboratory
LIGO is comprised of two separate observatories, with one located in Hanford, Washington, and the other in Livingston, Louisiana. Each observatory is shaped like a giant L with two, 2.5-mile-long (four-kilometer-long) arms extending out from the center of the facility at 90 degrees to each other.
To measure gravitational waves, researchers shine a laser from the center of the facility to the base of the L. There, the laser is split so that a beam travels down each arm, reflects off a mirror and returns to the base. If a gravitational wave passes through the arms while the laser is shining, the two beams will return to the center at ever so slightly different times. By measuring this difference, physicists can discern that a gravitational wave passed through the facility.
Since 2015, LIGO has completed three observation runs. The first, run O1, lasted about four months; the second, O2, about nine months; and the third, O3, ran for 11 months before the COVID-19 pandemic forced the facilities to close. Starting with run O2, LIGO has been jointly observing with an Italian observatory called Virgo.
Between each run, scientists improved the physical components of the detectors and data analysis methods. By the end of run O3 in March 2020, researchers in the LIGO and Virgo collaboration had detected about 90 gravitational waves from the merging of black holes and neutron stars.
Upgrades to the mechanical equipment and data processing algorithms should allow LIGO to detect fainter gravitational waves than in the past. Credit: LIGO/Caltech/MIT/Jeff Kissel
One particularly promising upgrade involved adding a 1,000-foot (300-meter) optical cavity to improve a technique called squeezing. Squeezing allows scientists to reduce detector noise using the quantum properties of light. With this upgrade, the LIGO team should be able to detect much weaker gravitational waves than before.
My teammates and I are data scientists in the LIGO collaboration, and we have been working on a number of different upgrades to software used to process LIGO data and the algorithms that recognize signs of gravitational waves in that data. These algorithms function by searching for patterns that match theoretical models of millions of possible black hole and neutron star merger events. The improved algorithm should be able to more easily pick out the faint signs of gravitational waves from background noise in the data than the previous versions of the algorithms.
Astronomers have captured both the gravitational waves and light produced by a single event, the merger of two neutron stars. The change in light can be seen over the course of a few days in the top right inset. Credit: NASA and ESA
A hi-def era of astronomy
In early May 2023, LIGO began a short test run – called an engineering run – to make sure everything was working. On May 18, LIGO detected gravitational waves likely produced from a neutron star merging into a black hole.
LIGO’s 20-month observation run 04 will officially start on May 24, and it will later be joined by Virgo and a new Japanese observatory – the Kamioka Gravitational Wave Detector, or KAGRA.
While there are many scientific goals for this run, there is a particular focus on detecting and localizing gravitational waves in real time. If the team can identify a gravitational wave event, figure out where the waves came from and alert other astronomers to these discoveries quickly, it would enable astronomers to point other telescopes that collect visible light, radio waves or other types of data at the source of the gravitational wave. Collecting multiple channels of information on a single event – multi-messenger astrophysics – is like adding color and sound to a black-and-white silent film and can provide a much deeper understanding of astrophysical phenomena.
With run O4, astronomers will have access to the most sensitive gravitational wave observatories in history and hopefully will collect more data than ever before. My colleagues and I are hopeful that the coming months will result in one – or perhaps many – multi-messenger observations that will push the boundaries of modern astrophysics.
Written by Chad Hanna, Professor of Physics, Penn State.
Adapted from an article originally published in The Conversation.
resumo: Os pesquisadores descobriram se os robôs modernos podem superar os organismos biológicos em velocidade e agilidade. O estudo concluiu que, apesar dos avanços na engenharia, os animais ainda superam os robôs em eficiência locomotiva em ambientes naturais.
Os pesquisadores descobriram que a integração de componentes robóticos fica aquém do processo coerente em nível de sistema observado em animais. Esta visão está a impulsionar o desenvolvimento de sistemas robóticos mais integrados e adaptáveis, inspirados no design da natureza.
Principais fatos:
Eficiência robótica versus biológica: O estudo confirma que os subsistemas robóticos individuais, como potência e atuação, podem igualar ou exceder os seus homólogos biológicos, mas os robôs não têm um desempenho tão bom como os animais quando estes sistemas são combinados.
Modelos biológicos inspiradores: A pesquisa destaca como os animais, como as aranhas-lobo e as baratas, se destacam em terrenos e tarefas complexas devido aos seus sistemas biológicos integrados e versáteis.
Tendências futuras da engenharia: As descobertas incentivam os engenheiros a repensar o design dos robôs e exigem uma abordagem mais integrada, semelhante aos sistemas biológicos, onde diferentes funções são combinadas em componentes únicos.
fonte: Universidade do Colorado
Talvez a questão seja uma versão do século XXI da história da tartaruga e da lebre: quem venceria uma corrida entre um robô e um animal?
Num artigo de nova perspectiva, uma equipa de engenheiros dos Estados Unidos e do Canadá, incluindo o roboticista Kaushik Jayaram, da Universidade do Colorado em Boulder, decidiu responder a este mistério.
Então, como podem os engenheiros construir robôs que, tal como os animais, sejam mais do que apenas a soma das suas partes? Crédito: Notícias de Neurociências
O grupo analisou dados de dezenas de estudos e chegou a um sonoro “não”. Em quase todos os casos, criaturas biológicas, como chitas, baratas e até humanos, parecem ser capazes de superar os seus homólogos robóticos.
Os pesquisadores, liderados por Samuel Borden, da Universidade de Washington, e Maxwell Donnellan, da Universidade Simon Fraser, publicaram suas descobertas na semana passada na revista. Robótica científica.
“Como engenheiro, é meio chato”, disse Jayaram, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica Paul M. Rady da Universidade do Colorado em Boulder. “Ao longo de 200 anos de extensa engenharia, conseguimos enviar naves espaciais para a Lua, Marte e muito mais. Mas é intrigante que ainda não tenhamos robôs que sejam muito melhores a mover-se em ambientes naturais do que os sistemas biológicos.”
Ele espera que este estudo inspire os engenheiros a aprender como construir robôs mais inteligentes e adaptáveis. Os investigadores concluíram que o fracasso dos robôs em superar os animais não se deve a uma deficiência em qualquer peça de maquinaria, como baterias ou motores. Em vez disso, os engenheiros podem ter dificuldades para fazer com que essas peças funcionem juntas de forma eficiente.
Essa busca é uma das principais paixões de Jayaram. Seu laboratório no campus da CU Boulder é o lar de muitos rastejadores assustadores, incluindo várias aranhas-lobo peludas do tamanho de meio dólar.
“As aranhas-lobo são caçadoras naturais”, disse Jayaram. “Eles vivem sob as rochas e podem correr em terrenos complexos a uma velocidade incrível para capturar presas.”
Ele imagina um mundo em que os engenheiros constroem robôs que agem mais como essas aranhas incomuns.
“Os animais são, até certo ponto, a personificação deste princípio de design definitivo, um sistema que funciona bem em conjunto”, disse ele.
Energia da barata
Pergunta “Quem corre melhor, animais ou robôs?” É complicado porque a operação em si é complicada.
Em pesquisas anteriores, Jayaram e seus colegas da Universidade de Harvard projetaram um grupo de robôs que buscam imitar o comportamento aversivo das baratas. O modelo HAMR-Jr da equipe cabe em uma moeda e corre a velocidades equivalentes à de uma chita. Mas, observou Jayaram, embora o HAMR-Jr possa se mover para frente e para trás, ele não se move bem de um lado para o outro ou em terrenos acidentados.
Em contraste, a humilde barata não tem problemas em atravessar superfícies que vão desde porcelana até terra e cascalho. Eles também podem quebrar paredes e passar por pequenas rachaduras.
Para entender por que esta diversidade é um desafio para a robótica, os autores do novo estudo dividiram estas máquinas em cinco subsistemas, incluindo potência, estrutura, atuação, detecção e controle. Para surpresa do grupo, alguns destes subsistemas pareciam estar aquém dos seus homólogos animais.
Por exemplo, baterias de íons de lítio de alta qualidade podem fornecer até 10 quilowatts de energia para cada quilograma (2,2 libras) que pesam. Por outro lado, o tecido animal produz cerca de um décimo disso. Enquanto isso, os músculos não chegam nem perto de igualar o torque absoluto de muitos motores.
“Mas no nível do sistema, os robôs não são bons”, disse Jayaram. “Enfrentamos compromissos inerentes ao design. Se tentarmos melhorar uma coisa, como a velocidade de avanço, podemos perder outra coisa, como a capacidade de virar.
Sentidos de aranha
Então, como podem os engenheiros construir robôs que, tal como os animais, sejam mais do que apenas a soma das suas partes?
Jayaram observou que os animais não são divididos em subsistemas separados da mesma forma que os robôs. Por exemplo, seus quadríceps impulsionam suas pernas como os motores HAMR-Jr impulsionam seus membros. Mas os quadríceps também produzem sua própria força, quebrando gorduras e açúcares e integrando células nervosas que podem sentir dor e pressão.
Jayaram acredita que o futuro da robótica pode estar limitado a “subunidades funcionais” que fazem a mesma coisa: em vez de manter as fontes de alimentação separadas dos motores e das placas de circuito, por que não integrá-las todas numa única peça?
Num artigo de 2015, o cientista da computação Nicholas Curiel, que não esteve envolvido no estudo atual, propôs tais “materiais robóticos” teóricos que agiriam mais como quads.
Os engenheiros ainda estão longe de atingir esse objetivo. Alguns, como Jayaram, estão tomando medidas nessa direção, como acontece com o Robô Artrópode Inseto Articulado (CLARI) de seu laboratório, um robô com várias pernas que se move um pouco como uma aranha.
Jayaram explicou que o CLARI é baseado em um design modular, com cada uma de suas pernas atuando como um robô autônomo com motor, sensores e circuitos de controle próprios. A nova e melhorada versão da equipe, chamada mCLARI, pode se mover em todas as direções em espaços apertados, uma novidade para robôs de quatro patas.
É outra coisa que engenheiros como Jayaram podem aprender com esses caçadores por excelência, as aranhas-lobo.
“A natureza é uma professora realmente útil.”
Sobre notícias de pesquisa em robótica e neurotecnologia
autor: Daniel Tensão fonte: Universidade do Colorado comunicação: Daniel Strain – Universidade do Colorado foto: Imagem creditada ao Neuroscience News
Os animais correm muito melhor do que os robôs. A diferença no desempenho surge nas importantes dimensões de agilidade, alcance e durabilidade.
Para compreender as razões por trás desta lacuna de desempenho, comparamos tecnologias naturais e artificiais em cinco subsistemas operacionais críticos: potência, estrutura, atuação, detecção e controle.
Com poucas exceções, as tecnologias projetadas atendem ou excedem o desempenho de suas contrapartes biológicas.
Concluímos que a vantagem da biologia sobre a engenharia surge de uma melhor integração dos subsistemas e identificamos quatro obstáculos principais que os roboticistas devem superar.
Para atingir esse objetivo, destacamos direções de pesquisa promissoras que têm um enorme potencial para ajudar futuros robôs a alcançarem desempenho de nível animal.
WASHINGTON – A NASA está buscando a opinião do público sobre como priorizar quase 200 tópicos em tecnologia espacial para melhorar a forma como investe financiamento limitado neles.
A agência emitiu Lista de 187 “deficiências tecnológicas” Ou tópicos onde a tecnologia atual requer desenvolvimento adicional para atender às necessidades futuras da NASA. A escassez existe em 20 áreas, desde transporte espacial e suporte de vida até gestão de energia e calor.
Através de um local na rede InternetA agência convida as pessoas a revisarem as tecnologias listadas e avaliarem sua importância até o dia 13 de maio. A NASA usará essas informações para ajudar a priorizar essas tecnologias para investimentos futuros para preencher a lacuna.
Isto faz parte de um esforço da Direcção de Missões de Tecnologia Espacial (STMD) da agência para fornecer uma abordagem mais rigorosa à forma como o desenvolvimento tecnológico é apoiado. “A NASA entrou num ritmo de batalha com as nossas partes interessadas, onde priorizamos mais a área de atividades em que estamos engajados, em vez de inicialmente em torno do espaço do problema: os problemas que estamos trabalhando para resolver”, disse Curt. “Spuds” Vogel, administrador associado de tecnologia espacial da NASA, na reunião de 23 de abril do Consórcio de Inovação da Superfície Lunar.
Ele disse que a abordagem antiga corre o risco de transformar o programa de tecnologia espacial da NASA numa “loja de passatempos” sujeita aos caprichos dos decisores políticos. “Este é o foco errado.”
Ao priorizar as deficiências tecnológicas, ele disse que a NASA terá mais condições de investir seu financiamento nas mais importantes. “Estamos sobrecarregados. Isso significa que não temos orçamento para resolver todos esses problemas de uma vez, então temos que priorizar os dólares limitados com os quais somos abençoados para atacar os problemas que mais importam para nossas partes interessadas.”
Através deste processo, as pessoas poderão avaliar a importância de algumas ou de todas as deficiências tecnológicas identificadas pela NASA. Podem também listar tecnologias que considerem que deveriam ser incluídas ou identificar deficiências que considerem já terem sido resolvidas.
A NASA usará as informações deste processo, bem como um esforço interno separado da agência, para desenvolver uma lista classificada de tecnologias. “Isso deverá estar pronto neste verão”, disse Alisyn Lowry, diretora de planejamento estratégico e integração da STMD, numa apresentação separada na reunião de 24 de abril.
Embora a NASA não publique contribuições individuais, ela planeja revelar como diferentes grupos de partes interessadas na indústria e na academia classificaram as tecnologias. Mas Vogel enfatizou que a contribuição pública será apenas um factor na definição de prioridades globais.
“É uma ferramenta, não uma ferramenta”, disse ele, descrevendo as informações como parte de uma “trilha de auditoria” usada para vincular tecnologias a problemas. “Isso terá impacto no que fazemos, mas tomaremos as decisões finais.”
Ele disse que o número do défice pode mudar nos próximos anos com base nos dados desta análise do défice, para cima ou para baixo. Vogel disse que espera que a NASA atualize as prioridades anualmente. “Nos primeiros dois anos será onde a maioria das mudanças acontecerá. Depois disso, tudo se tornará contínuo e você verá isso como uma ferramenta que poderá usar de maneira semelhante à que usaremos também.”
Esta descoberta chamou a atenção de uma equipe internacional de cientistas
Ao visitar a recém-renovada casa europeia dos seus pais, o dentista descobre algo perturbador. Embutido nos ladrilhos de calcário ao longo do corredor que levava à varanda estava o que parecia ser uma mandíbula humana. O ladrilho foi cortado diagonalmente, revelando um corte transversal de vários dentes. Inseguro quanto ao curso de ação correto, o dentista recorreu ao Reddit, onde a descoberta despertou uma onda de interesse online, que vai da curiosidade entusiástica ao total desgosto.
A descoberta chamou a atenção de uma equipe internacional de cientistas que estão ansiosos para examinar o fóssil. Eles acreditam que poderia pertencer a um ancestral humano extinto.
“Se for um fóssil de hominídeo, o que acredito que seja, deveria ser estudado e colocado num museu”, diz John Kappelman, professor de antropologia da Universidade do Texas em Austin, especializado nas origens e evolução. de hominídeos e hominídeos. , ele disse por e-mail.
O travertino, um tipo de calcário comumente utilizado na construção devido ao seu apelo estético e longevidade, muitas vezes se forma perto de fontes minerais e pode conter restos fossilizados de vidas passadas. Embora fósseis de plantas, algas e até animais como os de rinocerontes e girafas sejam por vezes encontrados em calcário, restos humanos são excepcionalmente raros, observa John Hawkes, paleontólogo humano da Universidade de Wisconsin. Forbes mencionado.
Em uma postagem intitulada “Quantos banheiros neandertais existem em um tribunal?” Dr. Hawkes destaca a natureza incomum desta descoberta em particular.
“Espero que haja muitas reviravoltas na história desta mandíbula”, escreveu Hawks. “Com alguns dentes preservados e a abundância de rochas circundantes, espero que os especialistas possam aprender muito sobre a vida deste indivíduo e quando ele viveu.”
O dentista europeu, especializado em implantes dentários, disse à Forbes que soube imediatamente que não estava apenas observando variações naturais nos padrões de pedra dos ladrilhos de pedra quando viu vários dentes olhando para ele.
“Do ponto de vista do meu dentista, não tive dúvidas de que ele era algum tipo de humano”, disse ele à Forbes. “A distribuição dos dentes e o tamanho da mandíbula são distintos. A largura do córtex também é específica dos humanos antigos.”
“Não acho que seja Jimmy Hoffa”, brincou o dentista na sequência de sua postagem original no Reddit. Ele disse que preferia não revelar seu nome ou o paradeiro de seus pais para proteger a privacidade da família.
Quando um dentista descobriu um maxilar como parte de uma reforma na casa de seus pais, ele ficou surpreso por um motivo diferente.
“É muito incomum encontrar fósseis de vertebrados em ladrilhos de calcário tratado, e os fósseis de hominídeos são 100 vezes mais raros”, disse Kappelman. “Só temos um punhado.”
Kappelman fez parte de uma equipa que observou a primeira evidência de tuberculose gravada em restos de esqueletos humanos com 500 mil anos de idade, descobertos por operários de uma fábrica na Turquia que cortavam ladrilhos de calcário para uso comercial. Os cientistas publicaram os resultados de suas pesquisas em 2007 no American Journal of Physical Anthropology.
