科学家们发现了一个更奇怪的恒星系统

2019-07-09 15:00:32 作者:管理一号  阅读:200 次  点赞:0 次  鄙视:0 次  收藏:0 次  由 www.agg.me 收集整理

据外媒报导,几年前,天文学家注意到一颗恒星正在以一种古怪的方法变暗,这引发了一种猜想,即或许有一种“外星超级结构”正在环绕它工作。后来则提出了一个更可信的解说--元凶巨恶是一群彗星。但现在,科学家们发现了一个更古怪的恒星体系,它看起来彻底是随机变暗的,并且没有一个惯例的解说好像能够说得通这个现象。

EPIC 249706694(或HD 139139)是一个双星体系,这意味着它是由两颗因引力而固定在一起的恒星组成。在开普勒第2次使命中,该体系被接连观测了87天,在这期间,它的光线被发现暗了28次。一般情况下,这些现象标明有行星通过了恒星的前面,而这意味着它遵从了一个严厉的时刻表。

但在这个情况下,它们彻底没有规律性可言。正在研讨该恒星体系的世界团队称这种现象为“随机凌日者(The Random Transiter)”,并玩笑道,“它们的抵达时刻就像是由随机数生成器发生的相同。每次变暗的程度则差不多。”

假如觉得这听起来有点耳熟,那或许是因为它跟Tabby's Star十分类似。2015年,Tabby's Star不规则的变暗成为了其时的头条新闻。一项特别风趣的研讨标明,这些变暗跟环绕恒星运转并搜集其能量的“外星巨型结构”或许呈现的形式相符。而更有或许的解说是,一群彗星或小行星正在绕着这颗恒星运转并周期性地遮挡了部分星光。

比较Tabby's Star,EPIC 249706694更令人入神。研讨小组对其展开了9种常见场景的研讨,这些场景一般能够解说成为不规则变暗现象,但是成果显现它们都说不通。

若想要解说清楚一切变暗的原因,这颗恒星周围有必要得有19颗行星--比任何已知天体体系都要多--并且它们之间的间隔有必要要足够近且“一年”的天数不超越90天才行。别的,它们的巨细也有必要要大致相同,但是很显然,这是不合理的。

与此同时,研讨小组也排除了其他一些盛行理论,比如一颗正在崩溃的行星、布满尘埃的小行星、环绕这两颗恒星运转的行星、人们在太阳上看到的恒星大“斑驳”等等。这使得天文学家们困惑不已。

恒星超级耀斑的梦想图

北京时间7月2日消息,据国外媒体报道,近年来,勘探银河系边沿的天文学家观测到了银河系中一些最耀眼的“烟火扮演”——超级耀斑(superflare)。超级耀斑又称超级闪焰,当这类工作发生时,恒星喷宣告巨大的能量,其亮度急剧增加,从数百光年之外的当地都可以看到。科学家至今仍不了解其间的原因。直到不久前,研讨人员还认为,这样的爆发首要出现在那些年青、生动的恒星上,而不是类似太阳的恒星。

可是,一项新的研讨标明,超级耀斑也可以发生在像太阳这样更陈腐、安静的恒星上,只不过更加稀有,或者说大约几千年一发生一次,该研讨成果应当为我们星球上的生命敲响警钟。假设太阳爆发超级耀斑,地球就很或许处于高能辐射波的途径上。这样的爆发或许会损坏全球的电子设备,构成大面积停电,并导致地球轨道上的通讯卫星短路。

科学家开端发现这一现象是从一个不太或许的当地:开普勒太空望远镜。美国国家航空航天局(NASA)的这台太空望远镜于2009年发射,目的是寻找环绕其他恒星工作的类地行星。不过,开普勒望远镜也发现了这些恒星本身的一些乖僻之处:极少数情况下,来自悠远恒星的光如同遽然会变得更亮,甚至是瞬间变得更亮。

研讨人员称这些巨大的能量爆发为“超级耀斑”,太阳表面典型大小的耀斑很常见,但开普勒望远镜的数据闪现,超级耀斑的规划如同要大得多,比地球上用现代仪器记载的最大耀斑的威力要大上几百到几千倍。

这就自可是然地引出了一个问题:超级耀斑是否也会发生在离我们最近的太阳上?

没有根据闪现太阳系在以前早年发生过超级耀斑,当太阳年青的时分,由于自转很快,它非常生动,并且或许发生过更健壮的耀斑,但我们不知道这样大规划的耀斑是否在现代的太阳上发生,即使频率非常低,超级耀斑虽然是稀有的工作,但我们有或许在未来100年左右履历这样的工作。

为了寻找答案,国际研讨团队求助于欧洲空间局的盖亚太空望远镜和新墨西哥州阿帕契点天文台的数据,在一系列研讨中,研讨小组运用这些仪器列出了来自43颗类太阳恒星的超级耀斑工作。然后,研讨人员对这些稀有工作进行了严峻的统计分析。

在这项研讨中,恒星的年岁有着至关重要的意义。根据核算,年青恒星发生的超级耀斑最多,而像太阳这样的垂暮恒星(已经有46亿年的前史),发生超级耀斑的频率就低得多,年青的恒星大约每星期发生一次超级耀斑,关于太阳来说,它均匀几千年才出现一次。

虽然我们还无法承认下一次太阳的超级耀斑将于何时降临地球,但这只是时间问题,而不是是否发生的问题,不过,人类有必定的时间来准备,保护地上和轨道上的电子设备免受太空辐射的挟制。

假设超级耀斑发生在1000年前,那或许不是什么大问题,人们或许会看到绚丽的极光,但假设是现在,由于我们运用的各种电子产品,(超级耀斑)就成为一个很大的问题。

太阳耀斑

耀斑是太阳盘面或边沿观测到的突发亮光现象,能释放出巨大的能量,并且一般伴随日冕物质抛射等工作。耀斑一般在磁场较强、较生动的活能层爆发,会影响太阳的全部大气层(光球、色球和日冕)。

当等离子体物质被加热至数千万K的温度时,电子、质子和更重的离子会被加速至靠近光速,发生电磁频谱中全部波长的电磁辐射(从无线电波到伽马射线)。不过,由于绝大部分能量在可见光规划之外,因此绝大多数耀斑是肉眼不可见的,需求通过不同的仪器观测不同频率的辐射。前史上最健壮的耀斑也是初度被观察到的太阳耀斑出现在1859年9月1日,被称为“1859年太阳风暴”。该耀斑可以用肉眼看见,并且在古巴和夏威夷等热带区域发生令人惊叹的极光。

太阳耀斑发生的频率跟着均匀11年的活动周期改变,太阳生动期时可达一天数个,安静期时则一星期不到一个。大型耀斑的出现频率远小于小的耀斑。太阳耀斑发射的X射线和紫外线辐射会影响地球的电离层,打乱远距离的无线电通讯;分米波长的电波辐射则会直接烦扰雷达和运用这些波长的仪器设备。太阳耀斑还会剧烈影响地球附近的太空气候,引发太阳质子工作,影响地球的磁气圈并挟制宇航员和航天器。

据外媒报道,根据一项新研讨,Gliese 3470 b不同于我们太阳系中的任何行星。这是一个乖僻的世界 - 其质量介于地球和海王星之间 - 其绕着一颗质量大约是太阳一半的恒星工作,距离地球大约100光年。现在, 天文学家现已详细研讨了Gliese 3470 b的大气层 ,这是研讨人员第一次对这种外星世界的大气层进行分析。

天文学家运用美国宇航局的哈勃望远镜和斯皮策太空望远镜来测量Gliese 3470 b在绕恒星工作时吸收并反射的星光频率。美国宇航局上星期宣告,这颗行星的大气层相对清澈,主要由氢和氦组成。这类似于太阳的大气层,除了氧气和碳等重元素。分析闪现,这颗行星也有一个巨大的岩石中心。

Gliese 3470 b的轨道相对挨近它的恒星。这也许能够说明为什么其能够展开其非常规大气层的原因。一个假设是它能够从其恒星周围的原行星盘中捕获气体。一般当这种情况发生时,行星会成为被称为“热木星”的气态巨行星世界。但是Gliese 3470 b坚持相对较小,该团队估测,或许是因为在这颗行星能够胀大之前,天然原行星盘已流失。

在不远的将来,我们将会看到更多更高能的光子漂流到我们地球。

光,是我们无比了解的概念。物理学家奉告我们,光是由许多光子组成的。比如我们眼睛可以看到的的可见光就是可见光光子组成的。国际中还有各种不可见的“光”,它们也由能量各异的光子构成。那么,能量最高的光子可以高能到什么程度呢?

最近,中日合作的羊八井ASgamma实验的勘探器勘探到来自蟹状星云方向的24个能量逾越100万亿电子伏(100TeV)的超高能光子,其间能量最高的那个光子达到了450万亿电子伏(450TeV),是此前最高能量记载(75TeV)的6倍,是可见光光子能量的百万亿倍。相关作用对应的论文现已被物理领域顶尖期刊《物理议论快报》所接受,即将于七月下旬作为亮点论文出版[1]。 

这些超高能光子从何而来?研讨论文的作者们认为它们或许源于陈腐而低能的国际微波布景辐射[2]。那么,什么是微波布景辐射?它们怎样变为超高能光子?它们又是怎样被勘探到的?这篇文章以这批光子为主角,叙说它们奇幻漂流的终身。

国际大爆炸的余烬

大约138亿年前,我们的国际比沙子还小得多,全部物质挤压在极点小、极点热的狭小区域内。接着,国际“爆炸”,我们以这个时刻的国际年岁为零。爆炸后的国际急剧胀大。在国际年岁从零到38万年之间的阶段,国际中许多光子与其他粒子剧烈磕碰,阻遏中性原子构成——这些高能光子会把电子与原子核离散。

在国际年岁为38万年时,因为国际的胀大,那些高能光子的能量现已降到足够低,不能持续离散原子,它们终究一次与电子发生磕碰后,就成为国际中散落的布景光子,电子也总算可以安安稳稳地与原子核结合为中性原子,国际也总算从一团迷雾相同的情况变为透明情况。

这个时刻,那些刚成为国际布景的光子的温度大约是绝对温度3000多度,宣告暗红色的光。这是年轻时的国际的颜色。跟着国际持续胀大,这些光子的能量不断下降,到138亿年之后的今天,这些布景光子的温度现已只需绝对温度2.7度,相当于零下270摄氏度,比我们的南极还冷得多,对应的波长在微波波段,因此被称为“微波布景辐射”。

它们中的一部分在1964年被贝尔实验室的工程师威尔逊和彭齐亚斯意外发现,证明了国际大爆炸理论的正确性,二人也因此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。下面,我们将微波布景辐射光子简称为“布景光子”。

图:WMAP 卫星9年勘探得到的微波布景辐射分布图,微波布景辐射没有颜色,图中颜色为伪色 | NASA / WMAP Science Team

在这漫长的138亿年,这些布景光子在能量下降的一同,不断漂流。但在我们叙说这些布景光子进一步漂流的故事前,我们还必须先叙说一个看似与它无关,实际上却密切相关的故事:超新星爆发。

恒星的壮烈去世:超新星爆发

距离现在大约1千万年前,位于地球金牛座方向的一个区域中的一团巨大的氢分子云总算点着了自己的中心,成为了一颗质量在8到10个太阳质量那么大的恒星,这颗恒星与地球的距离大约为6500光年,1光年约等于10万亿千米,因此这个距离约为6亿亿千米。

通过大约1千万年的演化,这颗恒星内部不再发生能量,巨大的引力占有优势,星体向内剧烈缩短,将中心紧缩为一个几乎完全由中子构成的细密星体——中子星,恒星的其他部分物质砸在巩固的中心上,然后向外反弹,中心天体宣告的中微子帮助反弹物质向外爆炸,构成了绚丽的超新星。

超新星爆发后宣告的剧烈光芒向外传达,通过大约6500年后,抵达地球上空,此时是公元1054年,我国正处于宋仁宗至和元年。北宋的地舆官员发现天空遽然出现了一颗新的星星,这就是出名的“天关客星”,也被称为“超新星1054”(SN 1054)。这颗新的星星持续近两年可以在夜空看到,以至于第二年,即宋仁宗至和二年,侍御史赵抃还上奏议:“臣伏见自上一年五月已来,妖星遂见,仅及周稔,至今光耀未退。”不仅如此,这颗超新星有23天可以在白日看到。[3]

图:《历代名臣奏议》中赵抃对1054年被观测到的超新星的描绘。

出名的梅西耶星表中的第一个天体M1,因其形状像一只螃蟹,因此也被称为“蟹状星云”。1921年,有两位地舆学家先后指出蟹状星云正在胀大,年岁大约为900年,地舆学家伦德马克(Knut Lundmark,1889--1958)根据这些结论,结合我国古代典籍记载,猜测:蟹状星云就是超新星1054的遗址。此后,哈勃(Edwin Hubble,1889-1953)通过观测与核算,证明了这个结论。

1967年,贝尔(Jocelyn Bell Burnell,1943-)初度观测到到脉冲星之后,人们很快在1968年发现了蟹状星云中心的脉冲星,这就是超新星1054遗留下来的中子星,这颗中子星每秒自转30次,并不断将自身的转动能转化为辐射,发生的“脉冲星风”照亮蟹状星云,使后者成为一个“脉冲星风云”。

图:哈勃太空望远镜(HST)摄影的蟹状星云的图像 | NASA / ESA, HST

上图为哈勃太空望远镜(HST)于1999年到2000年摄影的蟹状星云的多色图,它的半径现已扩展到6光年,即大约60万亿千米。因为其标准太大,HST分24次摄影了不同部分,然后把24张图拼接为一张图。

超新星遗址:巨大的加速器

全部的超新星在爆发几年后,都将成为“超新星遗址”。超新星遗址里有许多弥散的超新星物质。这些物质内部的剧烈磕碰或许中心遗留的中子星的剧烈辐射会发生剧烈的冲击波,这些冲击波将超新星遗址里面的质子和电子加速到极高的速度——极点靠近光的速度。因此,超新星遗址自身就是无比巨大的加速器。

超新星1054也不破例,它在爆发几年后也初步成为超新星遗址,即上面说的蟹状星云。看似人畜无害的蟹状星云里,也有剧烈的冲击波,这些冲击波将许多质子和电子加速到极点高速、极点高能的情况,四散开来。

极点高能电子与布景光子的磕碰

极点高能的电子四散开来之后,其间一部分朝着地球的方向飞来。这些极点高能电子执政着地球运动的进程中,充满到超新星1054附近的低能布景光子们等到了机遇,它们经常被高能电子碰击成高能光子。而我们这个故事中的主角们就是这群光子中的一部分。

在某个时期,被超新星遗址加速的一批超高能电子碰击了周围的那些低能布景光子,将许多能量传递给那些低能布景光子,使得这些漂流的布景光子的能量从10000分之1电子伏左右提升到100万亿电子伏以上,最高的达到了450万亿电子伏,能量提高到原本的大约4亿亿倍左右,是可见光光子能量的百万亿倍。

图:低能光子与高能电子磕碰,获得巨大能量 | 王善钦

这个进程就如同一个身上只需1元钱的流浪者遽然被给予几亿亿元钱,可谓一夜暴富。这些原本低能的光子从此成为披坚执锐的超高能光子,朝着地球方向奔袭而来。通过大约6500年,它们总算抵达地球。

光子与地球大气的磕碰:大气簇射

地球上空有一层厚厚的大气,大气里有许多的各类气体分子。从太空中袭来的各类国际线与大气分子中的原子核磕碰,力气被大大削弱。因此使得我们免受高能国际线的损害。 

那个超高能光子也在进入大气之后与大气分子中的粒子相互作用,发生了其他高能粒子,这些高能粒子又与周围的大气分子中的粒子相互作用,发生了更多其他粒子,这个连锁反应会发生多次,因此被称为“大气簇射”,其结果是一个高能粒子激宣告许多粒子。

图:高能粒子在大气中激起簇射的示意图 | 王善钦

由这些超高能光子激宣告的许多带电粒子中的一部分进入了位于西藏的羊八井ASgamma实验的勘探器阵列。这个阵列的中心是水切伦科夫勘探器。什么是水切伦科夫勘探器?它的原理是什么?

切伦科夫辐射与水切伦科夫勘探器

1934年,切伦科夫(Pavel Cherenkov, 1904-1990)研讨放射性元素释放出的射线穿过液体的现象,发现液体宣告蓝光,通过细心分析,他承认这暗淡的蓝光并不是荧光。这个辐射后来被称为切伦科夫辐射。1937年,切伦科夫的伙伴弗兰克(Ilya Frank, 1908-1990)和塔姆(Igor  Tamm, 1895-1971)说明切伦科夫辐射的成因:带电粒子在液体中的速度逾越了光在液体中的速度,因此宣告了蓝光为主的辐射。

根据爱因斯坦的相对论,真空中,任何物质的速度都不可能逾越光速。不过,在介质中,粒子的速度可以逾越介质中的光速。比如,光在真空中的速度是每秒30万千米,在水中,光的速度是每秒22.5万千米;假设带电粒子在水中的速度逾越每秒22.5万千米,这个高速粒子就会宣告切伦科夫辐射。因为发现和说明了切伦科夫辐射,切伦科夫、弗兰克和塔姆同享了1958年的诺贝尔物理学奖。

实际上,这一现象早在1888到1889年就被英国物理学家海维塞德(Oliver Heaviside, 1850-1925)在理论上所预言;1904年,德国物理学家索末菲(Arnold Sommerfeld, 1868-1951)也预言了这个现象。但因为1905年诞生的相对论认为物质运动速度不会逾越真空中的光速,这两人的作业灵敏被忘掉,直到20世纪70年代才被人从头发掘出来。事实上,爱因斯坦的相对论只是针对真空,不针对介质。观测方面,1910年,玛丽·居里(即居里夫人,Marie Curie,1867-1934)发现高浓度的镭溶液宣告了暗淡的蓝光,但没有进一步查询这类现象。

切伦科夫辐射被发现并被说明后,很快就被用来规划勘探器。假设勘探器的介质用的是纯水,就是水切伦科夫勘探器;同理,有重水切伦科夫勘探器、冰切伦科夫勘探器,甚至还有空气切伦科夫勘探器。下图为位于美国俄勒冈州里德学院(Reed College)的水下放射性反应堆的堆芯,放射性元素衰变释放出的高能电子在水中络绎,速度逾越水中的光速,宣告幽蓝的切伦科夫光。

图:位于里德学院的供科研运用的水下核反应堆的堆芯附近的蓝色切伦科夫光 | United States Nuclear Regulatory Commission

西藏羊八井ASgamma实验的勘探器的勘探

位于西藏海拔4300米处的羊八井的勘探器由多个装满高度纯净水的切伦科夫勘探器组成,每个勘探器里放着一种被称为“光电倍增管”的仪器。这个项目是中日合作项目,选择日本作为合作方,是因为日本在水切伦科夫勘探器方面的技术国际领先,出名的神冈勘探器与其晋级版——超级神冈勘探器都是水切伦科夫勘探器,在中微子科学领域做出了多项重要贡献,于2002年与2015年两次获得了诺贝尔物理学奖。

羊八井项目分别由我国科学院高能物理研讨所和日本东京大学国际线研讨所担任中日两头的事务,于1990年结束第一期,此后多次晋级。2014年,制作成位于地下的水切伦科夫勘探器。这个新制作的地下勘探器使羊八井实验组成为勘探超高能国际线方面最活络的小组。

那些漂流的超高能光子激宣告的许多高速、高能带电粒子穿过羊八井实验组安排在地下的水切伦科夫勘探器后,发生切伦科夫光,这些光打到光电倍增管,后者将信号扩展,传输到终端,勘探结束。

至此,这群漂流的光子及其能量的“继承者”们的奇幻旅程总算结束。

在勘探到信号之后,中日科学家通过精确的核算与分析,反推出这些发生辐射的粒子的源头是一批超高能光子,其间24个能量逾越100万亿电子伏,逾越此前的勘探记载;其间,能量最高的达到了450万亿电子伏,是此前被勘探到的最高能光子的能量的6倍。

LHAASO:更强的勘探器

2018年6月,我国初步制作位于四川海拔4410米的稻城、占地1.36平方千米的“大面积高海拔国际线观测站”(LHAASO),估量耗资12亿元,现在现已建成一部分。LHAASO由多个广角空气切伦科夫勘探器、上千个地下的水切伦科夫勘探器、占地近8万平方米的地上的水切伦科夫勘探器和几千个闪烁液勘探器构成,可以用来勘探三个能量范围内的伽马射线和“国际线”。这个项目的活络度比羊八井勘探器的活络度高至少几十倍,将对超高能带电粒子和超高能光子的研讨发生更深远影响。

在不远的将来,我们将会看到更多更高能的光子漂流到我们地球。

 北京时刻7月5日音讯,据美国日子科学网站报导,人们经常说:“钻石是永久的!”,因而它成为永久爱情的标志。之所以这样以为或许是因为钻石是具有10亿多年前史的突变体岩石,它们在地球深层地幔经受了屡次揉捏压力和火热温度的检测,但事实上钻石并不是人们所幻想的那样奇特。

不管怎样,一大块碳需求很长时刻才干结晶构成一颗闪闪发光的钻石,事实上钻石构成时刻太长了,以至于科学家对其怎么构成的并不确认。一种盛行理论以为,当海床板块层(海洋板块的一部分)在大陆板块之下研磨,期间会构成钻石。

在这一过程中,大洋板块和海底一切矿藏质都深化地幔之下几百公里深处,在比地球外表温度高数千倍的高温文高压条件下缓慢结晶。终究这些晶体与叫做“金伯利岩”的火山岩浆结合在一起,以钻石的方式出现在地球外表。

支撑这一理论的依据还能够在海洋矿藏中发现,正是这些矿藏构成了闻名的蓝钻,例如:具有奥秘蓝色的——“期望之钻”。蓝钻是地球上挖掘最深、最稀有、价格最贵的钻石之一,因而很难进行研讨剖析。现在宣布在5月29日《科学发展》杂志的研讨报告为钻石的海洋来源供给了新的依据。在这项研讨中,研讨人员调查了一种更为常见的岩石结构——纤维状钻石,其内部有含盐沉积物。

与大多数用于婚礼钻石不同的是,纤维状钻石布满少数盐、钾和其他物质,关于珠宝商而言,它们的商业价值不高,可是关于那些揭晓其地下来源的科学家来说,这是一种十分有研讨价值的钻石。

研讨报告榜首作者、澳大利亚麦考瑞大学迈克尔·福特斯(Michael Forster)在一份声明中称,有一种理论以为,保存在钻石内部的盐分来自海水,但无法进行测验。

因而,福特斯和搭档并未盯梢剖析钻石的远古来源,而是企图在试验室里进行模仿试验,重建海底矿藏下沉到地幔时发作的超高热、超高压反响。研讨人员将海洋沉积物样本放在一个装有橄榄岩矿藏的容器之中,橄榄岩是一种火山岩,广泛存在于人们以为钻石构成的地球深处。然后,他们将混合物暴露在模仿地幔的超高温、超高压环境中。

研讨人员发现,当混合物接受4-6吉帕压力(平均海平面大气压40000-60000倍),温度到达800-1100摄氏度时,橄榄岩将构成具有纤维钻石相似特点的盐晶体。换句话讲,当远古海床滑入地幔深处“坩埚”中,磕碰效果将为钻石构成发明完美的条件,用纯碳制成、不含任何沉淀物的钻石也能够运用该办法制作。

福特斯说:“咱们知道,在钻石构成的过程中其周围必定存在某些含盐液体,现在咱们已证明,海洋沉积物契合该条件。该试验还制作出对金伯利岩构成至关重要的矿藏质,在火山爆发期间,钻石通常会附着在金伯利岩外表。”

因而,钻石或许见证了地球远古海洋的前史,它是在地球极点环境下构成的。近期《天然》杂志宣布研讨报告称,钻石中含有微量发光矿藏质,很或许源自46亿年前一次中子星磕碰事情的,其时太阳系下了一次“珠宝雨”。

《天然-通讯》最新上线了一篇艾滋病研讨范畴的重磅论文。科学家们开发了一种联合疗法,将继续投递抗逆转录病毒的给药体系与CRISPR-Cas9基因修改技能相配合。依据官方新闻稿,这种疗法初次从活体动物的基因组中消除了HIV-1的DNA。

 

研讨机构评论说,这项研讨“标志着在开发新疗法,治好人类HIV感染的路上,迈出了要害一步”。

 

依据联合国艾滋病规划署(UNAIDS)的估量,全世界每一天新增的HIV-1病毒感染者超越5000人。现在,感染者首要依托各种抗病毒药物进行医治。抗逆转录病毒医治(ART)能够有用下降患者体内的病毒载量,一起下降病毒感染的危险。

 

在科学家们的不懈努力下,现有疗法现已把从前的绝症变成了可控的缓慢疾病,而科学家们还在朝着治好艾滋病的方针行进。

 

ART疗法要求感染者毕生服药,由于这种疗法能够按捺HIV病毒的仿制,却不能将病毒从体内消除。假如停药,体内的HIV病毒会东山再起,从头仿制并促进疾病打开。

 

而HIV之所以有“反弹”才能,是由于病毒在进犯人体的免疫体系时,会将DNA序列整合到细胞的基因组中,然后藏匿于人体。

 

要真实消除HIV到达“治好”作用,就要从感染的细胞和安排中去除被病毒整合进去的DNA片段。

 

美国内布拉斯加大学医学中心(University of Nebraska Medical Center)的Howard Gendelman教授、坦普尔大学刘易斯·卡茨医学院(Lewis Katz School of Medicine at Temple University)的Kamel Khalili教授及搭档开发了一种旨在消除HIV病毒的联合疗法,由一种ART投递新方法和CRISPR基因修改技能组成。

▲该研讨的两位通讯作者Howard Gendelman教授(左)和Kamel Khalili教授(右)(图片来历:研讨机构官网)

具体来说,Gendelman教授及其合作者共同开发了一种长效缓释ART疗法,将结构经过改进的抗病毒药物分子包装在纳米颗粒中,由纳米颗粒将药物送入HIV的藏身之处。这种给药方法能够在数周内缓慢开释药物,到达在较长时间内按捺病毒活性的意图。

而Khalili教授团队使用CRISPR-Cas9开发的技能能够在受感染的细胞内“剪去”HIV的DNA片段。当长效缓释ART疗法将HIV病毒的仿制按捺在较低水平的一起,CRISPR-Cas9开端发挥作用。

研讨团队经过动物实验验证了这种联合疗法的可行性和有用性。他们首要制作了HIV感染的人源化小鼠模型。然后,分两次独立实验,给总计13只承认感染的小鼠施用了联合疗法。

▲感染并施用疗法的研讨示意图(图片来历:参考资料[1])

经过接连的医治,承受医治今后的5周内,经过多项技能对血液、淋巴安排、骨髓和脑安排进行检测。成果显现,承受联合疗法的小鼠中近三分之一没有检测到HIV病毒,能够被以为小鼠细胞和安排里的HIV病毒DNA被彻底消除。

相比之下,独自承受其间某一种疗法的小鼠中,很简单就能检测到HIV。此外,检测成果还显现未检测到CRISPR-Cas9脱靶。

小鼠实验的活跃成果显现了这种联合疗法治好艾滋病的远景,据Khalili教授在研讨机构发布的新闻中泄漏,他们方案打开进一步的研讨,在一年内推动非人灵长类动物的实验,并有可能在人类患者身上打开临床实验。

流星击中古代地球的艺术图。有些流星或许富含氰化物,古细菌和细菌体内的酶中也发现了这种氰化物。

小行星“贝努”或许是一个CM球粒陨石(一种含有氰化物的原始陨石)天体。在地球还处于前期时,像这样的含氰化物的陨石或许在地球播下了生命的化学成分。

来历:科技日报

关于生命来历的一个永久的谜是,生命是怎样从非生物化学过程中发生的?一项最新研讨指出,氰化物或许在其间起了重要作用。

说到氰化物时,大多数人脑海中闪现的是间谍电影的场景:一个人将药丸吞下,口吐白沫危如累卵。但这项新研讨称,氰化物也或许是构成地球生命所需分子必不可少的化合物,它或许“乘坐”陨石来到地球上,参与了氨基酸和碱基等有机化合物的非生物组成,毕竟导致地球生命的诞生。

据美国爱好科学网站6月28日报道,美国博伊西州立大学迈克尔⋅卡拉汉带领团队进行了一项新研讨,对一组特其他原始陨石样本进行分析,发现其间均含有氰化物。在现代细菌和古细菌体内名为氢化酶的酶中,他们也发现了相同类型的结构。这或许标明,地球生命要么来历于陨石,要么前期地球的地质情况构成了相同的氰化物。

在陨石中寻找氰化物

2011年,卡拉汉和伙伴宣告了一篇论文称,他们在陨石中发现了核碱基——一类含氮碱基。之后,他们初步在太空岩石中寻找氰化物。

 

像鸟嘌呤或腺嘌呤相同,核碱基是DNA的底子组成部分。卡拉汉说,核碱基的化学反应及其母体小行星如同依托氰化物作为反应物。但他并不深信能在陨石上找到任何氰化物,即使它们早年存在过。他说,氰化物具有极强的反应性,很或许在降落到地球之前就已被消耗和转化完。

但研讨一同作者、博伊西州立大学分析化学家凯伦⋅史密斯对此并不认同。

所以,他们搜集并测试了陨石样本——大部分在南极洲发现。其间5颗陨石是一种特其他碳质球粒陨石,被称为CM球粒陨石,它包括有核碱基以及其他生物底子构成成分,如氨基酸。其间一块CM球粒陨石是出名的“默奇森陨石”(Murchison meteorite),这块陨石于1969年9月28日降落于澳大利亚维多利亚州默奇森附近。

卡拉汉说,令人惊讶的是,每个CM球粒陨石都含有氰化物;而包括据信具有外星生命根据的火星陨石在内的其他陨石,均不含氰化物。“当你研讨这些原始陨石时,就像跳进一台时间机器,你可以回到以前并研讨这些陈腐的材料,然后你会发现这些氰化物与生命和古代生物学的联络。”

氰化物或参与地球生命来历

氰化物如同已经在太空中存活了数十亿年,并且有些来到了酷寒的南极洲。研讨人员发现,氰化物和一氧化碳构成配体后与铁离子结合,在陨石中构成安稳的化合物。卡拉汉说:“这是非常经典的无机化学。”

卡拉汉补偿说,不论氰化物怎样安稳,它也可以从陨石中释放出来,这使它有望成为生命来历故事中一个幽默的参与者。在地球诞生初期,当太空陨石常常碰击地球时,水和紫外线“携手”,或许会让氰化物从陨石中释放出来。通过这种办法,陨石让可用的氰化物增加,使毕竟发日子细胞的化学反应得以发生并顺利进行。

卡拉汉说,其他还有一种或许性:前期地球的氰化物或许是在地球上土生土长的。但如果是这样的话,它或许会以与在陨石上非常类似的办法构成。另一个幽默的惊喜是,陨石中的一氧化碳、铁和氰化物同地球上一些最陈腐生命群、古菌和细菌的部分酶之间具有乖僻的类似之处。

全部细菌和古细菌都含有氢化酶——通过分解氢气为细菌和古细菌供应能量的酶。这些酶的活性位点与陨石中的氰化物结构相同,卡拉汉认为,“或许这些陨石化合物是这些活性位点的前体”。

这一点现在还没有得到证明,但研讨小组计划进一步研讨陨石化学。他们把希望寄予于美国国家航空航天局(NASA)的“源光谱释义资源安全风化层辨认”(OSIRIS-Rex)探测器,它将从小行星“贝努”(Bennu)搜集样本并在2023年将样本送回地球。

卡拉汉说,“贝努”或许是一个CM球粒陨石天体。他们将从这些样品中寻找氰化物,极力提示“贝努”与已知陨石之间的联络,并妄图了解氰化物等前生物化合物的潜在传递途径,这些化合物或许有助于在前期地球或太阳系其他天体上萌发作命。

咱们能在小行星碰击地球之前发现它吗?

在长达5天的时刻里,一队陨石猎人艰难地穿过博茨瓦纳中部的茂盛草丛和灌木林,查找一块来自太空的陨石,他们查找的规划大致在200平方公里内,但陨石碎片或许很小,谁也不知道它是否被埋在地下,乃至或许现已被风吹走。

最终,在2018年6月23日,他们总算发现了方针,它就在那里,一小块来自外太空、现已落满尘埃的黑色石头。

3个星期前,这颗名为2018 LA的小行星坠入地球大气层,而就在大约一个月前,天文学家猜测了来自该小行星的陨石将掉落的方位,在被观测到坠向地球的数小时后,这颗小行星在博茨瓦纳的夜空中爆破,陨石碎片的发现证明了天文学家的猜测,这也是历史上第2次发现以往在太空中观测到的小行星的陨石碎片。

参加该发现的一个团队期望,他们的望远镜体系有朝一日能在更大规划的丧命碰击发作之前给地球居民提出预警。那么,他们将如何做到这一点?

在没有掉落地球之前,美国国家航空航天局(NASA)赞助的“卡特琳娜巡天体系”初次在太空中发现了2018 LA。不久之后,夏威夷大学的“小行星天体冲击最终警报体系”,简称Atlas也观测到了这颗小行星,Atlas是一套由8个望远镜构成的预警体系,其规划意图只要一个:解救地球人类免受太空巨型岩石的突击。

天文学家约翰·汤瑞是Atlas体系的要害参加者之一。多年以来,他不断传闻大型小行星碰击地球的几率十分低——大约每隔一千年才会发作一次。“人们总是毫无疑问地提出这个数字,而最近一次这类事情的发作也只是在100年前,这真的让我很动火,”约翰·汤瑞说道。之后,在仔细考虑了这些说法之后,他提议树立了这一体系。

汤瑞所说是1908年发作在西伯利亚的通古斯卡事情,其时一颗小行星在大气中爆破,形成了一个50至100米巨细的火球,将大片森林夷为平地,摧毁了大约8000万棵树,据报道,有一人在该事情中逝世。假如碰击地址是人口更密布的区域,其成果将无法想象。

Atlas体系由夏威夷的两台望远镜组成,现在约翰·汤瑞正与搭档在南非树立第三台望远镜,用于调查南半球的天空,第四台望远镜也得到了赞助,一旦整个体系启动,Atlas可以协助发现潜在的大型碰击事情,假如可以的话,它应该供给满足的预警时刻来分散或许受影响的区域。

多亏了2018年夏天在博茨瓦纳发现的陨石碎片,使咱们了解到Atlas体系的确能发挥作用,而且,由于2018 LA小行星的直径不到2米,能精确认位它的着陆点更是令人形象深入。直径只要数米的小行星十分难以勘探,由于它们太小,反射不了多少太阳光,例如,在2018年5月24日,2018 LA小行星与地球的间隔还有1030万公里,它的视星等仅为25.5,比任何现代大型巡天体系所能勘探到的天体都要暗得多。

Atlas体系是一个十分好的项目,即使是今日,咱们依然没能发现许多有潜在风险的小行星。

地球周围的太空中充满了小行星,Atlas体系的作业是找出其间或许要挟咱们的那些,仅在一个晚上的观测中就或许勘探到大约一百万个天体,其间许多或许是恒星或正在迸发的超新星,或者是已知的运行在安全轨迹上的小行星,对天文学家来说,这些天体中或许只要10到20个是新的,而且不必定具有风险性。

假如有什么东西忽然朝地球飞来,Atlas体系就会在其网页上发布更新。美国国家航空航天局(NASA)和世界天文学联合会部属的小行星中心等组织的天文学家现已编写了主动脚本,可以在这些网页上查找最新信息,由此,天文学家可以尽或许早地获悉或许状况,然后就可以开端制作轨迹和猜测碰击地址。

一些较大的小行星处于环绕太阳的正常轨迹上,通常是一个椭圆形的轨迹,它们在未来某一时刻或许与地球相交,也或许不相交。猜测这些小行星未来或许的碰击相对更简单,但并非一切的小行星都按套路出牌,一些小行星处于不规则的轨迹上,由于它们不受太阳的捆绑,咱们不知道它们来自何处。

在理论上,相似Atlas这样的体系或许可以很及时地发现这些小行星,经过研讨不同类型岩石的光反射状况,科学家就可以依据小行星本身反射的光来猜测它们是否会飞向地球。假如小行星离你满足近,你可以运用雷达来发现它们,假如你知道小行星的形状、体积和组成,那么或许可以计算出它的密度。

了解密度有助于猜测一颗大型小行星进入地球大气层时或许会发作什么样的爆破。小行星越健壮、越沉重,对人类来说,成果或许就越糟糕。

假如咱们发现一颗或许会要挟到不计其数,乃至上百万生命的小行星,那该怎么办?另一种状况是,假如一颗较大的小行星在大气中爆破时,抛撒很多的碎片,以至于气候将在很长一段时刻内受到损坏的话,咱们该怎么办?

抱负状况下,咱们应该提早好久就发现这些或许带来严重损坏的小行星,争取时刻采纳防护办法,现在有几种免除危机的思路,包含发射一个“引力牵引器”。咱们可以发射一艘宇宙飞船,将其定位在满足接近小行星的方位,使飞船的引力(虽然很小)可以引导小行星违背轨迹。

假如没有满足的预警时刻,那最终的尽力便是发射一个动能冲击器,也便是一枚炸弹,假如咱们有机会将或许要挟地球生命的小行星炸成碎片的话,首先要归功于在地球上进行观测的科学家,是他们确认了这些小行星的巨细和移动速度,以及或许形成多大规划的损坏,正是这些信息让咱们对未来有了必定的决心。

  据报道,天文学家发现,在一个大质量黑洞的喷流周围存在着围绕其运转的“热斑”(hotspot),并且表现出特征性的红外辐射“晃动”,这为银河系中心存在一个超大质量黑洞提供了新的证据。

  加拿大滑铁卢大学的天文学家艾弗里·布罗德里克(Avery Broderick)多年前就参与构建了银河系中心黑洞的模型,他表示,13年来的观测终于获得了回报。

 

银河系中心不仅有超大质量黑洞,还有一个庞大的核心团

 

  这项新研究涉及到布罗德里克多年前的工作。研究结果显示,银河系中心的黑洞——称为人马座A*(Sagittarius A*)——发出了3个耀斑(又称为可见热斑)。研究团队探测到来自这些耀斑的一次不稳定爆发,从而得以探测环绕黑洞的吸积盘 。

 吸积盘是在黑洞或中子星周围,气体和尘埃受到引力作用向中心天体落下而形成的盘状结构。通过对耀斑爆发的研究,科学家描绘出了人马座A*的行为。

  布罗德里克的黑洞理论建立在较早前两个团队对银河系中心近红外研究的基础上。

  这两个团队分别是来自德国马克斯普朗克地外物理研究所的天文学家莱茵哈德·根泽尔(Reinhard Genzel),以及加州大学洛杉矶分校的研究者安德里亚·盖兹(Andrea Ghez)和马克·莫里斯(Mark Morris),他们的工作揭示了银河系中心并不稳定,而是在一天中会有一段时间极其明亮,持续大约30或40分钟。

  天文学家认为,大多数(如果不是所有)大型星系的中心都存在超大质量黑洞。

  因此,2005年,布罗德里克在哈佛史密松天体物理中心与天文学家艾维·利伯(Avi Loeb)一起工作时,提出在银河系中心所观测到的周期性增亮现象——又被称为明亮红外耀斑——源于一个超级巨大的物体,比如黑洞。

  这一理论进一步得到了新证据的支持。天文学家发现一个非常明亮、密集的恒星群(称为“核星团”)环绕银河系中心区域运转。 

  此外,红外线观测显示,位于银河系中心的恒星围绕着一个质量约为太阳400万倍的物体运转,再一次表明一个大型黑洞的存在。 

 不过,布罗德里克表示,在此次新研究之前,所有观测数据都不足以证明银河系中心确实存在黑洞。

  布罗德里克说,近日探测到的来自银河系中心的3个耀斑是黑洞引力透镜的产物。“黑洞的作用就如同灯塔的镜片。那里存在一个局部的喷射区域,但并不是喷射区域本身的突然增亮引发了耀斑,”他说道。

  相反地,是黑洞的引力使喷射产生的光线弯曲,并将其放大,使我们能观测到。布罗德里克解释道:“这才是耀斑产生的原因,即极端引力的放大作用。”

  根据这一结果,布罗德里克和利伯最初预测,在围绕人马座A*的吸积盘中,物体会表现出特定的红外线喷射晃动,因为它们在环绕黑洞的轨道上运转。

  他们在2005年的一篇论文中阐述了这一理论,并在2006年的后续论文中做了补充。然而,当时的技术还无法探测到这样的摆动。

  2016年,欧洲南方天文台甚大望远镜(VLT)的高精度光干涉仪GRAVITY投入使用,改变了这一切。

  GRAVITY的精确度和灵敏度帮助天文学家探测到人马座A*的吸积盘中3个耀斑喷射中的晃动。欧洲南方天文台研究团队的新发现发表在10月18日的《天文学与天体物理学》(Astronomy & Astrophysics)期刊上。

  布罗德里克说:“虽然耀斑的发现已经有很长时间,但这里的关键性发现是这些耀斑的特征性晃动。”这一晃动表明,产生这些耀斑的物质正在环绕一个黑洞运转。

  人马座A*附近的耀斑发生在靠近黑洞的磁场线断裂并重连的过程中。

  这一过程称为“磁重联”(magnetic reconnection),能释放出大量能量和带电粒子,导致极端明亮的事件。

  从这些耀斑中释放的红外辐射由于其环绕黑洞的轨道运动而表现出特征性的晃动。

  具体而言,当其他喷射物融入围绕银河系中心的吸积流时,红外辐射的中心就会发生移动,或者说“晃动”。

  在黑洞的事件视界以外,气体和尘埃等物质以大约三分之一光速的速度在一个圆形轨道上运行。

  耀斑的轨道期——它完成一圈轨道运行的时间——与晃动出现的时间间隔相同,天文学家每40到50分钟就观测到一次这样的晃动。

  布罗德里克表示,这么短的时间尺度是黑洞引力作用的结果,表明这些绕行的物质非常接近黑洞。

  “13年前,我们的观点是这些耀斑与(星系中心的)结构可变性有关,并且我们将能够利用这一结构可变性来说明广义相对论和强引力作用,”布罗德里克说,“令人兴奋的是,这一观点似乎是对的。”

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