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.

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.

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).

Os cientistas desenvolveram o NeuM, uma técnica de marcação neuronal que permite o monitoramento detalhado da estrutura neuronal. Monitoramento bem sucedido de alterações neurológicas por até 72 horas.

doença de Alzheimer A doença de Parkinson, a doença de Parkinson e o acidente vascular cerebral são a principal tríade de doenças neurodegenerativas. Esses distúrbios são caracterizados pela disfunção e deterioração progressiva das células nervosas, neurônios. Para compreender os mecanismos subjacentes a estas condições neurológicas e formular tratamentos, é essencial ter técnicas de rotulagem que permitam a visualização de alterações neuronais em condições saudáveis ​​e patológicas.

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Kim Yeon-kyung do Brain Science Institute do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (Kist, em colaboração com a equipe do professor Zhang Yong-tai da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang, anunciou o desenvolvimento de uma tecnologia de rotulagem neuronal de próxima geração chamada NeuM. NeuM (membranas neuronais seletivas) rotula seletivamente as membranas neuronais, visualizando estruturas neuronais e permitindo o monitoramento em tempo real das alterações neuronais.

Pesquisadores da equipe do Dr. Kim Yun-kyung no KIST estão usando a tecnologia de rotulagem neuronal de próxima geração, NeuM, para visualizar neurônios em tempo real e examinar imagens de alta resolução. Crédito: Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia

Os neurônios modificam continuamente sua estrutura e função para transmitir informações dos órgãos sensoriais ao cérebro e organizar pensamentos, memórias e comportamentos. Portanto, para superar as doenças neurodegenerativas, é necessário desenvolver técnicas que rotulem seletivamente os neurônios vivos para monitoramento em tempo real. No entanto, as atuais técnicas de marcação baseadas em genes e anticorpos, que são comumente usadas para monitorar neurônios, sofrem declínio Precisão O rastreamento a longo prazo é difícil devido à sua dependência da expressão genética ou de proteínas específicas.

Vantagens e capacidades do NeuM

NeuM, desenvolvido pela equipe de pesquisa por meio do design molecular de neurônios, tem excelente afinidade com membranas neuronais, permitindo rastreamento de longo prazo e imagens de alta resolução de neurônios. Sensores fluorescentes dentro do NeuM se ligam a membranas neuronais usando atividade de células vivas e emitem sinais fluorescentes após excitação por comprimentos de onda específicos de luz. Esta visualização das membranas celulares neuronais permite a observação detalhada das estruturas dos terminais nervosos e o monitoramento de alta resolução da diferenciação e interações neuronais.

Design molecular para marcação seletiva de membranas neuronais. Crédito: Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia

NeuM, como a primeira tecnologia a corar membranas celulares através de endocitose em neurônios vivos, mostra reatividade seletiva em relação a células vivas, excluindo células mortas sem internalização. Além disso, a equipa de investigação conseguiu alargar o tempo de monitorização dos neurónios de apenas 6 horas para 72 horas, permitindo que mudanças dinâmicas em neurónios vivos fossem capturadas durante um período prolongado em resposta a mudanças ambientais.

Espera-se que o NeuM forneça informações sobre pesquisa e desenvolvimento de tratamentos para doenças neurodegenerativas, para as quais atualmente não há cura. Estas doenças, incluindo a doença de Alzheimer, resultam de danos nas células nervosas devido à produção de proteínas tóxicas, como a amilóide, e ao influxo de substâncias inflamatórias. O monitoramento atento do NeuM quanto a alterações neurológicas pode efetivamente facilitar a avaliação de compostos terapêuticos candidatos.

“O NeuM, que foi desenvolvido desta vez, pode distinguir entre envelhecimento e degeneração de neurônios, tornando-se uma ferramenta crucial na elucidação dos mecanismos de distúrbios cerebrais degenerativos e no desenvolvimento de tratamentos”, disse o Dr. Ele também acrescentou: “No futuro, planejamos melhorar o NeuM para uma análise mais precisa dos neurônios, projetando comprimentos de onda fluorescentes para distinguir cores como verde e vermelho”.

Referência: “NeuM: uma sonda seletiva de neurônios incorporada em membranas neuronais vivas por meio de endocitose aprimorada mediada por clatrina em neurônios primários” por Yoonsik Song, Lizaveta Gotina, Kyu-Hyun Kim, Jung-Yul Lee, Solji Shin, Hira Aziz, Dong- Min Kang, Xiao 7 de dezembro de 2023, 7 de dezembro de 2023 Angewandte Chemie Edição Internacional.
doi: 10.1002/anie.202312942

Esta pesquisa foi apoiada pelo Ministério da Ciência e TIC (Ministro Lee Jung-ho) por meio dos Principais Projetos KIST e do Projeto Superando a Demência (RS-2023-00261784).