Vivimos en la galaxia de la vía lácteauna enorme galaxia espiral plana rodeada por un enorme halo de estrellas y materia oscura. El disco de estrellas, gas y polvo en el que reside el Sol tiene 120.000 años luz de diámetro.; una distancia abrumadora a escala humana. En el medio del disco está el bulto central, un núcleo de estrellas en forma de diamante.
¿Cómo se unió toda esta estructura? Sabemos que no sucedió todo a la vez, pero ¿cuáles fueron los diferentes capítulos en la vida de la galaxia? ¿Cuál es la línea de tiempo de la Vía Láctea?
Este ha sido objeto de una intensa investigación durante décadas, pero ahora hay nuevas herramientas en línea que ayudan a apuntar a estructuras y estrellas específicas, lo que ayuda a comprender cómo la galaxia llegó a ser lo que es hoy. En una investigación publicada recientemente, un par de astrónomos abordaron este problema y descubrió algo sorprendente: parte de la Vía Láctea es mucho más antigua de lo que se pensaba anteriormente, lo que cambia la forma en que pensamos que se construyó nuestro hogar cósmico [link to paper].
La estructura de la Vía Láctea: un disco aplanado con brazos espirales (visto de frente a la izquierda y de perfil a la derecha), con un abultamiento central, un halo y más de 150 cúmulos globulares. Se muestra la ubicación del Sol a mitad de camino.
La estructura de la Vía Láctea: un disco aplanado con brazos espirales (visto de frente a la izquierda y de perfil a la derecha), con un abultamiento central, un halo y más de 150 cúmulos globulares. Se muestra la ubicación del Sol a mitad de camino. Crédito: Izquierda: NASA/JPL-Caltech; derecha: ESA; maquetación: ESA/ATG medialab
Las principales observaciones se realizaron utilizando dos instalaciones. Uno fue Satélite Gaia de la ESA, un observatorio astronómico que examina más de mil millones de estrellas (!!) para determinar el brillo, la distancia, la posición, los colores y el movimiento de cada una. El otro es LAMOST, el telescopio espectroscópico de fibra multiobjeto de área grande Sky, un observatorio chino que toma espectros de estrellas y puede obtener su composición química. Esta última parte es fundamental: cuando el Universo era joven, casi no contenía elementos pesados como el calcio y el hierro; estos se crearon más tarde en estrellas masivas, que luego explotaron y sembraron estrellas recién formadas con estos elementos. La medición de la composición de una estrella se puede usar para determinar su edad comparándola con modelos físicos probados de cómo evolucionan las estrellas con el tiempo.
Pero no es fácil. Los procesos internos de una estrella pueden dificultar el envejecimiento e introducir mucha incertidumbre. Entonces, los astrónomos en el nuevo trabajo apuntaron a estrellas llamadas subgigantes: Los que recién empiezan a quedarse sin hidrógeno en sus núcleos para fusionarse en helio. Esta es una fase relativamente breve en la vida de una estrella y puede reducir en gran medida la incertidumbre sobre la edad.
Observaron un asombroso cuarto de millón de subgigantes en el disco de la Vía Láctea y, uniendo las edades con las distancias de las estrellas, descubrieron que el disco de la galaxia es un poco más complicado de lo que se pensaba.
Un diagrama de los discos de la Vía Láctea
La estructura de la Vía Láctea consta de una protuberancia central, un disco grande y plano (aunque distorsionado como el borde de un rotulador) y un enorme halo de estrellas que lo rodea todo. El disco en realidad tiene dos componentes (arriba a la izquierda): un disco delgado de unos 1.000 años luz de diámetro y un disco grueso de aproximadamente el doble. Foto: Stefan Payne-Wardenaar/MPIA
Sabemos que en realidad hay dos discos: un disco delgado incrustado en un disco grueso. He escrito sobre esto antes:
En realidad, hay dos discos en la galaxia: uno disco grueso y un disco delgado, con el disco delgado justo en el medio del grueso. Imagina que la galaxia es un pastel de dos capas con glaseado entre las capas. La guinda es el disco fino y el bizcocho es el grueso. Si las dos capas de esponja tienen exactamente la misma altura, entonces el plano medio galáctico cortaría horizontalmente exactamente a través del centro de la capa de hielo entre ellas. Para que os hagáis una idea de la escala, si la tarta tiene 10 cm de alto – el grosor de arriba a abajo del disco grueso – entonces a escala con la Vía Láctea la tarta en sí sería un círculo de 5 metros de diámetro [Note: We now know the disk is wider than when I first wrote this, so it would really be more like 6 meters across]! Es una tarta muy ancha y plana. La capa de glaseado en el medio que representa el disco delgado tendría unos 4 cm de grosor, ¡que es una capa gruesa de glaseado! Además, a esta escala, el Sol estaría a 1,3 metros del centro, aproximadamente a la mitad del camino desde el centro hasta el borde.
El disco delgado mide unos 1.000 años luz de arriba a abajo, y el disco grueso un poco más del doble. El disco grueso contiene las estrellas más antiguas en general y el disco delgado las más jóvenes. Durante algún tiempo se ha pensado que el disco grueso se formó hace unos 11.000 millones de años, poco menos de 3.000 millones de años después del Big Bang.
La nueva investigación muestra, sin embargo, que el disco grueso es mucho más antiguo que eso: comenzó a formarse hace 13 mil millones de años, menos de mil millones de años después del Big Bang. Es sorprendente ! Esto significa que la enorme nube de hidrógeno y helio que colapsó para formar nuestra galaxia cayó en su lugar muy rápidamente, convirtiéndose rápidamente en una estructura cohesiva. El trabajo también muestra que el proceso de formación estelar continuó durante 6.000 millones de años, mucho tiempo.
Phil Plait Bad.Astronomía 2mass Vía Láctea
Estamos dentro de la Vía Láctea, por lo que la vemos de cerca a la mitad del borde del disco. Este mapa infrarrojo del Proyecto Terrestre 2MASS muestra la luz de 500 millones de estrellas, delineando el disco y la protuberancia central de nuestra galaxia. Foto: 2MASS/IPAC/Caltech/Universidad de Massachusetts
Otra cosa muy interesante que encontraron fue que la edad del disco estaba fuertemente correlacionada con la cantidad de elementos pesados que contenía en todas partes del disco, lo que indica que el gas utilizado para hacer las estrellas estaba bastante bien mezclado durante este período. Esto, a su vez, implica que el gas era muy turbulento (la turbulencia es una forma muy eficiente de mezclar un fluido), por lo que los elementos más pesados creados en estrellas masivas y enviados al espacio cuando se convirtieron en supernova se distribuyeron uniformemente por todo el disco.
Este trabajo, si se sostiene, nos da una nueva cronología de la Vía Láctea. El disco grueso comenzó a formarse de inmediato, alcanzando su punto máximo hace unos 11 mil millones de años. C’est aussi au même moment qu’une galaxie massive, appelée – sérieusement – la saucisse Gaia-Encelade, est entrée en collision avec notre Voie lactée, apportant beaucoup de gaz et d’étoiles à la fois au disque et au halo de la Vía Láctea.. Esto claramente desencadenó una gran cantidad de formación estelar en el disco grueso.
Después de que el disco se estabilizó, las colisiones de nubes de gas dentro del disco hicieron que se acercaran al plano medio galáctico, una línea horizontal imaginaria que divide la Vía Láctea y que define el norte y el sur galáctico, como el ecuador de la Tierra, formando el disco delgado. Luego, este material experimentó la formación estelar, el segundo episodio en la historia del nacimiento estelar de la galaxia. El Sol se formó a partir de este material en el disco delgado, muy cerca del plano medio galáctico, y que ahora sabemos que está a unos 55 años luz al norte de esta línea.
Entonces, si bien todo esto puede sonar un poco esotérico y técnico, recuerde que lo que estamos tratando de descubrir aquí es nada menos que cómo nos hemos convertido. El Sol se formó como resultado de esta colisión galáctica, que afectó al disco grueso y creó en parte el disco delgado, el mismo material que formó los planetas, la Tierra y usted. Me. Todos y todo lo que ves a tu alrededor.
Puedes pensar en la astronomía como cosas que suceden sobre tu cabeza, pero tu cabeza debe su existencia a lo que sucede allí arriba. Uno de los propósitos principales de la astronomía es entender cómo.
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de einstein Teoría de la relatividad general establece que la atracción gravitatoria de objetos grandes como estrellas y agujeros negros hace que la luz se doble a medida que pasa. En el proceso, la luz se amplifica para un observador distante. Este lente gravitacional El efecto ocurre cuando el espacio distorsionado que rodea a un objeto se comporta como la lente de un telescopio, enfocando y magnificando la luz.
Pero, ¿puede usarse para comunicaciones interestelares?
Un equipo de estudiantes graduados de la Universidad de Penn State piensa. El grupo cree que usar la capacidad de una estrella para enfocar y amplificar señales podría mejorar las comunicaciones en la inmensidad del espacio. Las lentes gravitatorias actúan por igual sobre todos los tipos de radiación electromagnética, no solo sobre la luz visible, y esto incluye las ondas de radio que se usan para comunicarse.
«Los astrónomos han considerado aprovechar las lentes gravitacionales como una forma de construir esencialmente un telescopio gigante para observar planetas alrededor de otras estrellas», dijo Jason Wright, profesor de astronomía y astrofísica de Penn State y director del Centro de Inteligencia Extraterrestre de Penn State. “También se vio como una forma de que los humanos se comunicaran con nuestras propias sondas si alguna vez las enviábamos a otra estrella. Si una especie tecnológica alienígena usara nuestro sol como lente para los esfuerzos de comunicación interestelar, deberíamos poder detectar esas comunicaciones si miramos en el lugar correcto.
Los investigadores creen que cualquier esfuerzo de comunicación extraterrestre probablemente incluiría una red de sondas o relés, similar a las torres de telefonía celular en el espacio, ya que las comunicaciones a distancias interestelares enfrentarían una serie de dificultades relacionadas con el poder de transmisión y la fidelidad en áreas tan vastas. El tema de su investigación fue una de nuestras estrellas más cercanas, que debería ser el nodo más cercano en una red de comunicación.
“Los seres humanos usan redes para comunicarse en todo el mundo todo el tiempo”, dijo Nick Tusay, un estudiante de posgrado del curso que ayudó a dirigir el proyecto. «Cuando usa un teléfono celular, las ondas electromagnéticas se transmiten a la torre celular más cercana, que se conecta a la siguiente torre, y así sucesivamente. Las señales de televisión, radio e Internet también aprovechan los sistemas de comunicación en red, que tienen muchas ventajas sobre los puntos a punto». -comunicaciones puntuales. En la escala interestelar, tiene sentido utilizar estrellas como lentes, y podemos deducir dónde deben ubicarse las sondas para utilizarlas.
Durante este estudio, los investigadores observaron el cielo a más de 550 veces la distancia entre la Tierra y el sol frente a alfa centaurola estrella más cercana a nuestro sistema solar donde lo más probable es que se coloque una sonda para usar el sol como lente.
«Ha habido algunas investigaciones previas que usan longitudes de onda ópticas, pero elegimos usar longitudes de onda de radio porque la radio es una excelente manera de comunicar información en el espacio», dijo Macy Houston, estudiante de posgrado del curso que ayudó a liderar el proyecto. «Hemos incluido lo que se conoce como longitudes de onda de ‘abrevadero’, que a menudo son el foco de la investigación SETI (Búsqueda de inteligencia extraterrestre) porque serían una parte ideal del espectro de radio para comunicarse y podrían actuar como un abrevadero en La Tierra, donde se congregan muchas especies. Estas longitudes de onda generalmente están libres de otras ondas de radio de objetos cósmicos, por lo que es una parte limpia del espectro para comunicarse.
Al observar estas longitudes de onda específicas, los investigadores también pudieron optimizar la cantidad de información que podían recopilar del cielo en un período de tiempo limitado. Pero no se encontraron extraterrestres durante su búsqueda de una noche. Los estudiantes no observaron señales en las longitudes de onda que estudiaron que pudieran provenir de fuentes extraterrestres en el área que observaron, lo que sugiere que las señales en estas longitudes de onda no se enviaban hacia la Tierra, al menos no durante el breve período de tiempo que estaban estudiando. .
Pero esta prueba de concepto sienta las bases para captar conversaciones de radio extraterrestres que pueden dirigirse a la Tierra para comunicarse con nosotros, así como señales enviadas entre sondas por la lente gravitacional del sol a Alpha Centauri.
Los estudiantes creen que expandir su investigación para incorporar más datos, observaciones enfocadas en otras estrellas cercanas u observaciones en diferentes frecuencias aún podría tener éxito. Uno de los miembros de la clase está revisando datos históricos para ver si antes Escucha revolucionaria los hallazgos indicaron cualquier región adicional que sería ideal para las sondas que utilizan lentes gravitacionales.
«La lente no es la más robusta en estas frecuencias, aunque todavía hay buenas razones por las que se podrían usar estas frecuencias», dijo Huston. «Pero creemos que la técnica es sólida y esperamos que los estudiantes del curso en los próximos años puedan profundizar nuestra investigación».
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Las nubes moleculares están cargadas de precursores clave de la vida en la Tierra, revela una nueva investigación. Esta foto es de Nube molecular «coleta». Crédito: Universidad de Keio, NAOJ
Los principales precursores de la vida en la Tierra abundan en las nubes moleculares interestelares y pueden haber llegado a la Tierra en el interior de cometas y meteoros.
Los nitrilos, una clase de moléculas orgánicas con un grupo ciano (un grupo de carbono[{» attribute=»»>atom
“Here we show that the chemistry that takes place in the interstellar medium is able to efficiently form multiple nitriles, which are key molecular precursors of the ‘RNA World’ scenario,” said Dr. Víctor M. Rivilla, a researcher at the Center for Astrobiology of the Spanish National Research Council (CSIC) and the National Institute of Aerospace Technology (INTA) in Madrid, Spain, and first author of the new study.
Research shows that a wide range of nitriles occurs in interstellar space within the molecular cloud G+0.693-0.027, which is located near the center of the Milky Way. Credit: Pablo Carlos Budassi
According to this scenario, life on Earth was originally based on RNA only, and protein enzymes and DNA evolved later. RNA can fulfill both their functions: catalyzing reactions like enzymes, and storing and copying information like DNA. According to the ‘RNA World’ theory, nitriles and other building blocks for life didn’t necessarily all arise on Earth itself: they might also have originated in space and ‘hitchhiked’ to the young Earth inside comets and meteorites during the ‘Late Heavy Bombardment’ period, between 4.1 and 3.8 billion years ago. In support, nitriles and other precursor molecules for nucleotides, lipids, and amino acids have been found inside contemporary meteors and comets.
Where in space could these molecules have come from? Prime candidates are molecular clouds, which are dense and cold regions of the interstellar medium, and are suitable for the formation of complex molecules. For example, the molecular cloud G+0.693-0.027 has a temperature of around 100 K and is approximately three light-years across, with a mass approximately one thousand times that of our Sun. Although scientists suspect that it might evolve to become a stellar nursery in the future, there’s no evidence that stars are currently forming inside G+0.693-0.027.
“The chemical content of G+0.693-0.027 is similar to those of other star-forming regions in our galaxy, and also to that of solar system objects like comets. This means that its study can give us important insights about the chemical ingredients that were available in the nebula that give rise to our planetary system,” explained Rivilla.
Rivilla and colleagues used two telescopes in Spain to study the electromagnetic spectra emitted by G+0.693-0.027: the 30-meter-wide IRAM telescope Granada, and the 40-meter-wide Yebes telescope in Guadalajara. They detected the nitriles cyanoallene (CH2CCHCN), propargyl cyanide (HCCCH2CN), and cyanopropyne, which hadn’t yet been found in G+0.693-0.027, although they had been reported in 2019 in the TMC-1 dark cloud in the constellations Taurus and Auriga, a molecular cloud with very different conditions than G+0.693-0.027.
Rivilla et al. also found possible evidence for the occurrence in G+0.693-0.027 of cyanoformaldehyde (HCOCN) and glycolonitrile (HOCH2CN). Cyanoformaldehyde was detected for the first time in the molecular clouds TMC-1 and Sgr B2 in the constellation Sagittarius, and glycolonitrile in the Sun-like protostar IRAS16293-2422 B in the constellation Ophiuchus.
Other recent studies have also reported other RNA precursors inside G+0.693-0.027 such as glycolaldehyde (HCOCH2OH), urea (NH2CONH2), hydroxylamine (NH2OH), and 1,2-ethenediol (C2H4O2), confirming that the interstellar chemistry is able to provide the most basic ingredients for the ‘RNA World’.
Final author Dr. Miguel A Requena-Torres, a lecturer at Towson University in Maryland, US, concluded: “Thanks to our observations over the past few years, including the present results, we now know that nitriles are among the most abundant chemical families in the universe. We have found them in molecular clouds in the center of our galaxy, protostars of different masses, meteorites, and comets, and also in the atmosphere of Titan, the largest moon of Saturn .”
Second author Dr. Izaskun Jiménez-Serra, likewise a researcher at CSIC and INTA, looked ahead: “We have detected so far several simple precursors of ribonucleotides, the building blocks of RNA. But there are still key missing molecules that are hard to detect. For example, we know that the origin of life on Earth probably also required other molecules such as lipids, responsible for the formation of the first cells. Therefore we should also focus on understanding how lipids could be formed from simpler precursors available in the interstellar medium.”
Reference: “Molecular precursors of the RNA-world in space: new nitriles in the G+0.693-0.027 molecular cloud” 8 July 2022, Frontiers in Astronomy and Space Sciences. DOI: 10.3389/fspas.2022.876870
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Debido a que somos miembros del grupo, es fácil ver a los vertebrados como el pináculo de la evolución, un grupo capaz de producir murciélagos, pájaros y ballenas gigantes además de nosotros. Pero cuando evolucionaron por primera vez, los vertebrados eran todo menos seguros. Se separaron de un grupo que vivía en el barro y no necesitaban distinguir la parte superior de la inferior o la izquierda de la derecha, y así terminaron perdiendo un cordón nervioso organizado. Nuestros parientes no vertebrados más cercanos restablecieron un cordón nervioso (en el lado equivocado del cuerpo, naturalmente) pero no se molestaron con sutilezas como un esqueleto.
No está claro exactamente cómo surgieron los vertebrados, y la probable falta de un esqueleto en nuestros ancestros inmediatos ha ayudado a garantizar que no tengamos muchos fósiles para ayudar a aclarar las cosas.
Pero en la edición del jueves de Science, los investigadores reevaluaron algunos fósiles enigmáticos que datan del período Cámbrico y resolvieron varios argumentos sobre qué caracteriza exactamente al yunnanozoa tenido. Las respuestas incluyen estructuras cartilaginosas que sostenían las branquias y un posible antepasado de lo que se convirtió en nuestra mandíbula inferior. En el proceso, muestran que yunnanozoa son probablemente la primera rama del árbol vertebrado.
Puedes hacerte una idea de lo que es un yunnanozoan se parece a la imagen de arriba. Los tejidos blandos de sus flancos estaban divididos en segmentos, una característica de nuestros dos parientes vivos no vertebrados más cercanos (el anfiox o lanceta) y está presente en los embriones de vertebrados, pero generalmente se pierde a medida que se convierten en adultos. Cerca de la cabeza del animal, y tiene una cabeza y una boca claras, también hay una serie de estructuras arqueadas que se asemejan mucho a los arcos branquiales ubicados de manera similar que se encuentran cerca de la cabeza de los peces modernos.
Si esta interpretación es correcta, significaría yunnanozoa se parece mucho a un anfioxo, pero tiene una característica que solo se encuentra en los vertebrados modernos. Esto significaría que conserva características esenciales para comprender el origen de los vertebrados.
Pero el «si» del párrafo anterior es importante. Muchas personas sobre el terreno no estuvieron de acuerdo con esta interpretación y colocaron yunnanozoa otra parte. O más bien varios en otros lugares, dependiendo de quién estaba discutiendo exactamente. Algunos los ponen en el mismo grupo que los anfioxos. Otros los han alejado de los vertebrados y los han colocado en el grupo de los habitantes del barro que carecen de dos de los ejes del cuerpo que se encuentran en los vertebrados. Sin embargo, otros han sugerido que eran ancestrales de un gran grupo de organismos que incluyen cosas como los erizos de mar.
Un pequeño equipo de China ahora ha intentado resolver estos argumentos. Lo hace en parte al obtener imágenes de más de 100 nuevos fósiles de la especie. Pero una gran parte es que utilizaron algunas de las técnicas de imagen más sofisticadas disponibles. Esto incluyó imágenes tridimensionales de rayos X, microscopía electrónica y una técnica que bombardea regiones microscópicas de la muestra con electrones y luego usa la luz emitida para determinar qué elementos están presentes.
Muestro una de las imágenes del artículo a continuación para dar una idea del detalle que brindan estas técnicas de imagen.
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