E.coli per una migliore cura coi vaccini

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I ricercatori hanno sviluppato una capsula di trasporto basata sugli E. coli,

E.coli rivestito da un polimero: nuovo sistema di vaccinazione

progettata per aiutare i vaccini di nuova generazione e quindi fa un lavoro più efficiente ed efficace delle vaccinazioni odierne. Il successo della capsula può essere efficace  nella lotta contro le malattie da pneumococco, un’infezione che può causare polmonite, sepsi , infezioni dell’orecchio e la meningite.

 

La maggior parte delle persone rifiutano il pensiero di ingerire  E. coliMa cosa succederebbe se i batteri potrebbero essere utilizzati per combattere la malattia?

Si sperimenta con ceppi di E. coli innocui  (la maggior parte di E. coli sono sicuri e importanti per la digestione umana) e si sta continuando a lavorare verso questo obiettivo. Hanno sviluppato una capsula di trasporto, basata sugli E. coli, progettata per aiutare i vaccini di nuova generazione in quanto fanno un lavoro più efficiente ed efficace delle odierne vaccinazioni .

La ricerca, mette in evidenza il successo della capsula nella lotta contro le malattie da pneumococco, un’infezione che può provocare polmoniti, sepsi, infezioni alle orecchie e la meningite.

“E ‘ un controsenso dato quello che si sente dire degli E. coli,-ha detto Blaine A. Pfeifer,  associato di ingegneria chimica e biologica presso l’Università di Buffalo School of engineering e scienze applicate- ma ci sono molti ceppi di batteri, la maggior parte dei quali sono del tutto normali, come presenza nel corpo, che hanno un grande potenziale per combattere la malattia”. Pfeifer sta cercando di commercializzare la biotecnologia come CEO e fondatore di Buffalo,  Abcombi Biosciences. Il nucleo della capsula-trasporto che  il team ha sviluppato è innocuo sugli E. coli. Intorno ai batteri, i ricercatori hanno avvolto un polimero sintetico – chiamato poli (beta amino estere) – che assomiglia a una recinzione. Il polimero a carica positiva, in combinazione con la parete cellulare dei batteri, a carica negativa, crea una sorta di capsule ibride.

Per testare la capsula, i ricercatori hanno poi inserito un vaccino a base di proteine, commercializzato da Abcombi, progettato per combattere le malattie da pneumococco. I risultati, durante il test nei topi, sono stati impressionanti. La risposta fornita dalla capsula ibrida è stata : • il targeting sia passivo che attivo delle cellule immunitarie specifiche, così vengono chiamate le cellule presentanti l‘antigene,  scatenano una risposta immunitaria.

  • proprietà adiuvanti naturali e multicomponenti, che aumentano la risposta immunitaria del corpo.
  • doppio meccanismo di erogazione intracellulare nel dirigere una particolare risposta immunitaria.
  • produzione simultanea e la consegna dei componenti (antigeni) richiesti per un vaccino.
  • capacità di protezione di vaccinazione forte contro la malattia pneumococcica.

E ‘anche relativamente poco costoso da creare e flessibile in termini di utilizzo. Ad esempio, la capsula potrebbe essere utilizzato come dispositivo di somministrazione di terapie che hanno come target cancro, malattie infettive basate sul virus e altre malattie.

 Gli altri autori : Yi Li, Marie Beitelshees, Lei Fang, Mahmoud Ahmadi Kamal e Mingfu Chen, tutti del Dipartimento di Chimica e Ingegneria biologica; Bruce Davidson e Paul Knight III, ciascuna del Dipartimento di Anestesiologia e il Dipartimento di Microbiologia e Immunologia; Randall J. Smith Jr. del Dipartimento di Ingegneria Biomedica; Stelios T. Andreadis del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biologica, il Dipartimento di Ingegneria Biologica e Stato di New York Center of Excellence di UB in Bioinformatica e Scienze della Vita.

 

Con la mappa 3D delle galassie confermata la teoria della relatività

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Un team internazionale guidato da ricercatori giapponesi ha fatto una mappa 3D di 3000 galassie  distanti sino 13 miliardi di anni luce dalla Terra, e ha scoperto che la teoria generale della relatività di Einstein è ancora valida.

Da quando è stato scoperto alla fine del 1990 che l’universo si sta espandendo ad un ritmo accelerato, gli scienziati hanno cercato di spiegare il perché. La misteriosa energia oscura potrebbe essere alla guida dell’ accelerazione, o la teoria di Einstein della relatività generale, che dice la gravità deforma lo spazio e il tempo, potrebbe essere collassante.

Per testare la teoria di Einstein, un team di ricercatori guidato da Kavli Institute per la Fisica e Matematica (Kavli IPMU) Progetto Ricercatore Teppei Okumura, Kavli IPMU Project Assistant Professor Chiaki Hikage, Università di Dipartimento di Tokyo di Astronomia professor Tomonori Totani, e insieme a Università di Tohoku Astronomical Institute Professore Associato Masayuki Akiyama e Kyoto University Dipartimento di Astronomia Professore Associato Fumihide Iwamuro e il professor Kouji Ohta, hanno utilizzato i dati  del FastSound Survey

Mappa 3 D di 3000 galassie

su più di 3000 galassie distanti per analizzare le loro velocità e il clustering.

I loro risultati hanno indicato che anche lontano nell’universo, la relatività generale è valida, dando ulteriore supporto che l’espansione dell’universo potrebbe essere spiegata con una costante cosmologica, come proposto da Einstein nella sua teoria della relatività generale.

“Abbiamo testato la teoria della relatività generale, più di chiunque altro mai abbia fatto. E ‘ stato un privilegio –ha detto Okumura – essere stati in grado di pubblicare i nostri risultati, 100 anni dopo che Einstein propose la sua teoria”.

“Dopo aver iniziato questo progetto 12 anni fa –ha detto Karl Glazebrook, professore alla Swinburne University of Technology- che ha proposto il sondaggio, è per me una grande piacere vedere finalmente  essere riusciti ad elaborare questo risultato “.

Nessuno è stato in grado di analizzare le galassie più di 10 miliardi di anni luce di distanza, ma il team è riuscito a rompere questa barriera grazie alla QOR (Fiber Multi-Object Spectrograph) sul Subaru Telescope, in grado di analizzare le galassie lontane fino a12,4 a 14,7 miliardi di anni luce. La Prime Focus spettrografo, attualmente in costruzione, dovrebbe essere in grado di studiare le galassie ancora più lontano nell’Universo.

Come uccidere batteri combinando nano-dischi d’oro leggeri e porosi con la luce

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I ricercatori hanno sviluppato una nuova tecnica per uccidere i batteri in pochi secondi utilizzando nano-dischi d’ oro molto porosi e leggeri. Il metodo potrebbe in futuro aiutare gli ospedali nel trattamento di alcune infezioni comuni senza l’uso di antibiotici, e potrebbe contribuire a ridurre il rischio di diffusione di resistenza agli antibiotici.

Nanodischi d'oro molto leggeri e porosi in combinazione con la luce

Nanodischi d’oro molto leggeri e porosi in combinazione con la luce

“Abbiamo dimostrato che tutti i batteri, -ha detto Wei-Chuan Shih, professore del dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica, Università di Houston – sono stati uccisi abbastanza rapidamente. Entro un tempo variabile da cinque a venticinque secondi. Questo è un processo molto veloce”. Gli scienziati hanno creato nanoparticelle di oro in laboratorio sciogliendo oro, riducendo il metallo in pezzi sconnessi sempre più piccoli fino a quando la dimensione deve essere misurata in nanometri. Un nanometro equivale a un miliardesimo di metro. Un capello umano è tra 50.000 a 100.000 nanometri di diametro. Una volta miniaturizzate, le particelle possono essere realizzati in varie forme tra cui canne, triangoli o dischi. La ricerca dimostra che le nanoparticelle di oro assorbono la luce forte, convertendo i fotoni rapidamente in calore e raggiungendo temperature abbastanza calde da distruggere vari tipi di cellule vicine – tra cui le cellule del cancro e le cellule batteriche. Nel 2013, Shih e i suoi colleghi presso l’Università di Houston hanno creato un nuovo tipo di nanoparticelle discoidale oro che misurano qualche centinaio di nanometri di diametro. I dischi sono pieni di pori, -ha detto Shih- dotando le particelle del carattere spugnoso, artificio che aiuta ed aumenta la loro efficienza di riscaldamento pur mantenendo la loro stabilità. I ricercatori hanno deciso di testare le proprietà antimicrobiche delle loro nuove nanoparticelle quando sono attivate dalla luce. Hanno fatto crescere i batteri in laboratorio tra cui E. coli e due tipi di batteri resistenti al calore che prosperano anche negli ambienti più brucianti perché ad elevata temperatura, come le sorgenti calde allo National Park di Yellowstone. Poi, hanno messo cellule dei batteri sulla superficie di un rivestimento monostrato dei piccoli dischi e brillavano su di essi con luce infrarossa proveniente da un laser . In seguito, hanno usato i test di vitalità cellulare e le immagini SEM per vedere e stabilire qual era stata la percentuale di cellule sopravvissute alla procedura. Utilizzando una termocamera, i ricercatori hanno dimostrato che la temperatura superficiale delle particelle ha raggiunto temperature fino a , quasi istantaneamente. Quindi è avvenuta “l’erogazione di shock termici” nella matrice circostante. Come risultato, tutte le cellule batteriche sono stati uccise entro venticinque secondi. E. coli si è dimostrato più vulnerabile al trattamento; tutte le sue cellule erano morte dopo solo cinque secondi di esposizione al laser. Per gli altri due tipi di batteri , -ha rimarcato Shih – sono stati necessari ben venticinque secondi, ma questo è ancora un metodo molto più veloce rispetto ai metodi di sterilizzazione tradizionali come l’uso di acqua bollente o utilizzando forni a secco di calore, che possono richiedere da minuti a quasi un’ora per essere efficaci. Ed è “notevolmente inferiore” -scrivono i ricercatori- rispetto a quello che altri assemblamenti di nanoparticelle hanno dimostrato in studi recenti. Il tempo necessario per raggiungere simili livelli di morte cellulare in queste ricerche varia da uno a venti minuti. Negli studi di controllo, i ricercatori hanno scoperto che né i dischi d’oro, né luce del laser da soli hanno ucciso molte cellule. La tecnica , -ha detto Shih-,ha importanti potenziali applicazioni biomediche. Adesso, i ricercatori studiano, utilizzando le particelle come semplice rivestimento per cateteri ,come contribuire a ridurre il numero d’infezioni del tratto urinario negli ospedali.”Qualsiasi tipo di procedura di luce attivata – ha detto- sarebbe molto più facile da implementare al capezzale di un paziente, invece della rimozione e sostituzione potenzialmente del catetere ogni volta che ha bisogno di essere pulito.”

Un’altra potenziale applicazione che si esplora è quella dell’ integrando le nanoparticelle con membrane filtranti in filtri per l’acqua di piccole dimensioni, ha detto, per contribuire a migliorare la qualità dell’acqua.

Lanciato il terzo satellite Sentinel per la missione ambiente terrestre o Copernico

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Il terzo satellite sviluppato dall’ ESA con quattro strumenti di osservazione della Terra è stato lanciato e fornirà un’immagine più grande’ per il programma ambiente europeo Copernico .
Il satellite Sentinel-3A (1150 kg) è stata condotto in orbita su un lanciatore Rockot

Sentinel 3 e il lanciatore Rockot
da Plesetsk, in Russia. Dopo una prima combustione di partenza circa cinque minuti dopo il decollo e una seconda circa 70 minuti più tardi, per cui lo stadio superiore del Rockot ha consegnato Sentinel-3A nella sua orbita prevista, a 817,5 km sopra la Terra. Il satellite si è separato dopo 79 minuti in volo. Il primo segnale da Sentinel-3A è stato ricevuto dopo 92 minuti dalla stazione di Kiruna in Svezia. I collegamenti di telemetria e controllo d’assetto sono stati poi stabiliti dal controller al centro operativo ESOC dell’ESA a Darmstadt, in Germania, permettendo loro di monitorare la salute del satellite.
Dopo il lancio e la messa in orbita di tre giorni, i controller inizieranno il controllo che tutti gli elementi del satellite stanno lavorando e, successivamente, calibreranno gli strumenti sul satellite. La missione dovrebbe iniziare tutte le operazioni in cinque mesi.
“Con il successo del lancio di Sentinel-3 siamo ora,-ha detto il direttore generale dell’ESA Jan Woerner -in attesa delle modalità con le quali i nostri team di esperti guideranno questa missione nella sua vita operativa – come hanno fatto i primi due satelliti della serie”.
“Questa è un’altra dimostrazione della vasta gamma di competenze che abbiamo all’ ESA dalla fase di progettazione iniziale fino a quando la missione operativa rimarrà in orbita.”
La missione è la terza di sei famiglie di missioni dedicate che compongono il nucleo della rete di monitoraggio ambientale Copernico dell’Europa. Copernico si basa sui satelliti Sentinelle e contribuiscono alle missioni per fornire i dati per il monitoraggio dell’ambiente e sostenendo le attività di sicurezza civili. Sentinel-3 porta una serie di sensori all’avanguardia per fare proprio questo. Negli oceani, si misura la temperatura, il colore e l’altezza della superficie del mare, nonché lo spessore del ghiaccio marino. Queste misure saranno utilizzate, per esempio, per monitorare i cambiamenti del clima della Terra e per più applicazioni come l’inquinamento marino e la produttività biologica.Sulla Terra, questa missione innovativa controllerà incendi, mappare il modo in cui terra è usata, controllare la condizione della vegetazione e misurare l’altezza di fiumi e laghi.

Ogni neurone del cervello ha perlomeno mille mutazioni

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Un singolo neurone in un normale cervello adulto , indica  una nuova ricerca,  Mutazioni in neuroniha probabilmente più di mille mutazioni genetiche che non sono presenti nelle cellule che la circondano. La maggior parte di queste mutazioni sembrano sorgere mentre i geni sono in uso attivo, dopo lo sviluppo del cervello è completo.

 

Si è scoperto che il genoma di ogni neurone è unico. Ognuno aveva più di 1000 mutazioni puntiformi (mutazioni che alterano una singola lettera del codice genetico), e solo poche mutazioni apparse  in più di una cellula.

Un singolo neurone in un normale cervello adulto ha probabilmente più di mille mutazioni genetiche che non sono presenti nelle cellule che la circondano, secondo una nuova ricerca de gli scienziati dell’ Howard Hughes Medical Institute (HHMI). La maggior parte di queste mutazioni sembrano sorgere mentre i geni sono in uso attivo, dopo che  lo sviluppo del cervello è completato.

 

“Abbiamo scoperto che i geni -dice Christopher Walsh, investigatore Hospital dei bambini di Boston -, che ha guidato la ricerca come il cervello utilizza più di tutti i geni  più fragili e  con più probabilità di essere mutati”. Walsh, Peter Park ,  biologo computazionale presso la Harvard Medical School, ed i loro colleghi hanno già prodotto una serie di risultati.

Non è ancora chiaro come queste mutazioni naturali impattano sulla funzione di un cervello normale, o in che misura contribuiscono alla malattia. Tracciando la distribuzione delle mutazioni tra le cellule, Walsh e colleghi hanno desunto  nuove informazioni sulle modalità di sviluppo di un cervello umano.

“Il genoma di un singolo neurone è la testimonianza archeologica di quella cellula,- spiega Walsh – siamo in grado di leggere la sua ereditarietà e le sue implicazioni nel modello di mutazioni condivise. Sappiamo, se abbiamo esaminato abbastanza cellule in  abbastanza cervello, di potere decostruire l’intero modello di sviluppo del cervello umano.”Cellule di diverse forme, dimensioni, e funzioni sono intimamente intrecciate all’interno del cervello. Ci si è chiesto a lungo come si genera  la diversità. C’è parecchio  interesse  alla variabilità del genoma tra i neuroni per gli elementi di prova, ottenuti dal laboratorio di Walsh e altri , che le mutazioni che interessano solo una piccola frazione di cellule nel cervello possono causare gravi malattie neurologiche. Tuttavia, chi doveva esplorare la diversità veniva ostacolato dalla scarsa quantità di DNA all’interno di neuroni. Pur isolando il materiale genetico da un singolo neurone, semplicemente non c’era abbastanza DNA per sequenziarlo e quindi  i confronti cellula-cellula erano impossibili.  La squadra di Walsh grazie alla tecnologia disponibile negli ultimi anni, ha amplificato i genoma pieni delle cellule individuali. Con l’abbondanza di DNA ora disponibile, hanno sequenziato completamente il genoma di un singolo neurone e setacciato i luoghi in cui  il codice genetico di quella cellula è diverso da quello di altre cellule.

Sono stati isolati e sequenziati i genomi di 36 neuroni, da cervelli sani donati da tre adulti dopo la loro morte. Per confronto, gli scienziati hanno anche sequenziato il DNA isolato dalle cellule nel cuore di ogni individuo. Questo sforzo ha prodotto montagne di dati, e il gruppo di Walsh ha collaborato con il Parco e Semin Lee,  borsista  nel gruppo del Parco, per dare un senso a tutto questo. Hanno trovato che il genoma di ogni neurone era unico. Ognuno aveva più di 1000 mutazioni puntiformi (mutazioni che alterano una singola lettera del codice genetico), e solo poche mutazioni appaiono in più di una cellula. La natura della variazione non era quella che si era previsto.

“Ci aspettavamo  mutazioni come le mutazioni del cancro,-dice Walsh -, poiché le mutazioni tumorali tendono a sorgere quando il DNA è imperfettamente copiato in preparazione per la divisione cellulare , ma in realtà hanno una firma unica tutta loro. Le mutazioni che si verificano nel cervello sembrano principalmente verificarsi quando le cellule esprimono i loro geni. ”

I neuroni non si dividono, e il più delle volte il loro DNA è protetto da eventuali danni. Quando una cellula deve attivare un gene, si apre il DNA, esponendo il gene in modo che possa essere copiato in RNA, il primo passo nella produzione di proteine. Sulla base dei tipi e le posizioni delle mutazioni che hanno trovato nei neuroni, si è concluso che la maggior parte dei danni del DNA si  verificano durante il processo di svolgimento e copia.

Mentre la maggior parte delle mutazioni nei neuroni erano uniche, una piccola percentuale hanno fatto alzare l’attenzione  in più di una cellula. Queste mutazioni erano originarie quando le future cellule cerebrali erano ancora in divisione, un processo, completo prima della nascita. Queste prime mutazioni sono state trasmesse come cellule divise e migrate, e sono usate per ricostruire una storia parziale, dello sviluppo del cervello.”Sapevamo che le cellule che hanno condiviso una certa mutazione, – spiega Mollie Woodworth, ricercatrice nel laboratorio di Walsh – erano collegate, e si è potuto osservare come le diverse cellule nell’adulto sono legate le une alle altre in fase di sviluppo”. Questa mappatura rivela che cellule strettamente in relazione, potrebbero finire molto distanti tra di loro nel cervello adulto. Un unico pezzo di tessuto cerebrale potrebbe contenere cellule provenienti da cinque diversi lignaggi che divergevano prima che il cervello in via di sviluppo, si separasse da altri tessuti del feto. “Potremmo identificare le mutazioni successe molto presto, prima che il cervello esistesse, e – dice Woodworth – abbiamo trovato che le cellule che hanno avuto queste mutazioni erano annidate accanto alle cellule che avevano mutazioni totalmente differenti “.  Si è trovato, un particolare neurone che potrebbe essere più strettamente correlato a una cellula nel cuore di un neurone adiacente. Si dice  che la compenetrazione tra cellule di diverse origini dello sviluppo, potrebbe proteggere il cervello dagli effetti delle primi insorgenze di mutazioni, potenzialmente nocive. Sebbene la maggior parte delle mutazioni catalogate dagli scienziati erano innocue, le mutazioni d’ incontro hanno sconvolto i geni e , quando le alterazioni  sono presenti in tutto il cervello,  possono causare malattie. “Avendo popolazioni molto contrastanti, – dice Michael Lodato,  ricercatore nel laboratorio di Walsh – cellule  una accanto all’altra e responsabile di un compito simile, non sono strettamente correlate tra loro, quindi non sono propense a condividere la stessa deleteria mutazione ” . Questo,  potrebbe ridurre il rischio che una particolare mutazione  debba interferire con una funzione cerebrale localizzata.

Tuttavia, questa abbondanza di mutazioni influenzano la funzione di un cervello normale. “In che misura queste mutazioni clonali – si chiede Walsh – normalmente plasmano lo sviluppo del cervello, in modo negativo o un modo positivo?Fino a che punto abbiamo un pezzo di cervello che non funziona perfettamente, ma non così tanto che si direbbe una malattia? Questa è una grande questione aperta.”

 

 

 

Gli incredibili crateri di Cerere

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Immagini della sonda Alba rivelano nuovi dettagli sul nanoplaneta Cerere                                                 L’Alba è la prima missione per visitare un pianeta nano, e la prima missione al di fuori del sistema Terra-Luna in orbita su due obiettivi distinti del sistema solare. Dopo aver orbitato Vesta per 14 mesi nel 2011 e nel 2012, è arrivato attorno a Cerere  il 6 marzo del 2015.

 

 

Questa immagine da aAba della NASA mostra Kupalo Crater

Il cratere Kupalo su Cerere

Il cratere Kupalo su Cerere

, uno dei crateri più giovani su Ceres. Il cratere ha materiale chiaro esposto sul suo bordo e pareti, che potrebbe essere sali. Il suo pavimento piatto probabilmente formata da urti fusione e detriti. Credits: NASA

Nuove immagini di Alba della NASA rivelano le caratteristiche della superficie del pianeta nano Cerere nei minimi dettagli.

L’”Alba” ha preso queste immagini ravvicinate dalla sua attuale quota di 385 chilometri da Cerere

Cerere visto a breve distanza dalla sonda Alba

Cerere visto a breve distanza dalla sonda Alba

, tra dicembre il 19 e 23 del 2015.

Il cratere Kupalo , uno dei crateri più giovani di Ceres, mette in mostra molti attributi affascinanti alla risoluzione di immagine di 35 metri per pixel. Il cratere ha materiale chiaro esposto sul suo bordo, che potrebbe essere sali, e il suo pavimento piano probabile formata da urti melt e detriti. I ricercatori cercheranno attentamente se questo materiale è legato ai “punti luminosi” del cratere Occator  . Kupalo, misura 26 chilometri di diametro e si trova a sud medie latitudini, è chiamato come il dio slavo della vegetazione e del raccolto.

“Questo cratere e dei suoi depositi di recente formazione,- ha detto Paul Schenk,  membro del team di scienzati di Alba (Lunar and Planetary Institute di Houston) -. sarà un obiettivo primario di studio per la squadra datosi che Alba continua ad esplorare Cerere nella sua fase di mappatura finale”

L’attuale punto di vista,ravvicinato, di Dawn  ha catturato anche la fitta rete di fratture sul pavimento di 126 chilometri di larghezza, denominate cratere Dantu

Il cratere fessurato Dantu

Il cratere fessurato Dantu

. Uno dei più giovani grandi crateri sulla Luna della Terra, chiamata Tycho, ha fratture simili. Questo fessurazione può essere il risultato di raffreddamento dell’impatto e relativa fusione, o quando il pavimento cratere è stato sollevato dopo che si è formato il cratere.

L’ Alba della NASA  ha visto il 23 dicembre 2015 questo cratere Cereano, coperto di creste e ripidi pendii e, scarpate. Queste funzioni probabilmente si debbono al periodo quando il cratere in parte  è crollato durante la sua formazione. La natura curvilinea del scarpate ricorda quelli sul pavimento del cratere Rheasilvia, il gigantesco cratere d’ impatto su Vesta, attorno al quale orbitava Alba tra il 2011 e il 2012.

 

Il piano fratturato del cratere Dantu  su Cerere è visto in questa immagine da Alba della NASA.

 

Fratture simili sono visti in Tycho, uno dei più giovani grandi crateri sulla Luna della Terra. Questo fessurazione può essere il risultato di raffreddamento dell’impatto e successiva fusione o quando il pavimento cratere è stato sollevato dopo che si è formato il cratere.

Questa immagine da Alba della NASA mostra una parte del cratere Messor

Il cratere Messor

Il cratere Messor

(25 chilometri, di larghezza), che si trova a nord, alle medie latitudini su Cerere.La scena mostra un cratere più vecchio in cui un grande flusso a forma di lobo copre in parte la (in alto) parte settentrionale del fondo del cratere. Il flusso è una massa di materiale espulso quando un cratere più giovane formata a nord del cerchio.

Altri strumenti di Dawn  hanno anche iniziato a studiare intensamente Cerere a metà dicembre. La mappatura con lo spettrometro visibile e dell’infrarosso sta esaminando come si riflettono da Cerere diverse lunghezze d’onda della luce, un procedimento che aiuterà a identificare i minerali presenti sulla sua superficie.

Raggi gamma e neutroni, del rilevatore (Grand)  di Dawn seguono inoltre con gli scienziati, l’altro suolo occupato. I dati provenienti da ricercatori  sono di grande aiuto a capire le abbondanze degli elementi di superficie  su Cerere, insieme ai dettagli della composizione del pianeta nano che detengono importanti indizi su come si è evoluto.

La sonda rimarrà all’altitudine corrente per il resto della sua missione, a tempo indeterminato e anche dopo. La fine della prima missione sarà alla data del 30 giugno 2016.

“Quando si salpa per Cerere dopo aver completato la nostra esplorazione su Vesta,- ha detto Chris Russell, ricercatore principale della missione Alba, (Università della California, Los Angeles) – ci aspettavamo di essere sorpresi da ciò che poi nel concreto abbiamo trovato,su questa nostra prossima tappa. Cerere non ha deluso. Ovunque guardiamo a queste nuove osservazioni quota bassa, vediamo morfologie incredibili che parlano al carattere unico di questo mondo, ancora più incredibile.”

 

La nascita di un buco nero

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La nascita di un buco nero

La nascita di un buco nero (utilizzo di DUNE)

 

Gli scienziati sperano di utilizzare esperimenti sui neutrini, per guardare una forma possibile di buco nero.

 

Lauren Biron

 

I buchi neri ci affascinano. Possiamo facilmente evocare immagini di loro, mentre inghiottono astronavi, ma sappiamo pochissimo di questi strani oggetti. In realtà, non abbiamo mai nemmeno visto una forma di buco nero. Con gli esperimenti sui neutrini, come l’imminente profondo metropolitano Experiment Neutrino,  si spera di cambiare la situazione.

“Devi essere un po’fortunato, – afferma Mark Thomson, portavoce di DUNE – ma sarebbe una delle maggiori scoperte della scienza. Sarebbe assolutamente incredibile. ”

 

I buchi neri a volte nascono quando una stella massiccia, in genere più di otto volte la massa del nostro Sole, crolla o meglio implode. Ci sono un sacco di domande su ciò che accade esattamente durante il processo: con quale frequenza queste stelle collassano e danno luogo a buchi neri? Quando, nel crollo, opera in realtà lo sviluppo del buco nero?

Ciò che gli scienziati sanno è che in profondità nel nucleo denso della stella, protoni ed elettroni sono compressi insieme per formare i neutroni e, l’invio di particelle fantasma chiamate neutrini che sgorgano via. Altra materia rientra verso l’interno. Nel caso da manuale, la materia rimbalza e scoppia, lasciando una stella di neutroni. A volte, la supernova ha esito negativo, e non c’è nessuna esplosione; si tratta di una falsa percezione, invece, è appena  nato un buco nero.

 

I giganteschi rivelatori di DUNE, pieni di argon liquido,

Il rivelatore di neutrini ad argon liquido
Il rivelatore di neutrini ad argon liquido

saranno collocati un miglio sotto la superficie cioè saranno riproposti all’interno di una miniera d’oro. Mentre gran parte del loro tempo sarà speso alla ricerca di neutrini inviati dal Fermi National Accelerator Laboratory

Il F E R M I     L A B
Il   F E R M I    L A B

a 800 miglia di distanza, i rivelatori avranno anche la rara capacità di prendere il collasso del nucleo di una supernova nella nostra galassia (Via Lattea) – o meno e, che porta a un nuovo buco nero.

L’unica supernova mai registrata da un rivelatori di neutrini è stata verificata nel 1987, quando gli scienziati hanno visto un totale di 19 neutrini. Gli scienziati ancora non sanno se questa supernova ha formato un buco nero o semplicemente una stella a neutroni: non c’erano abbastanza dati. Thomson dice che se una supernova si spegne relativamente vicina, DUNE

Le tappe dell'esperimento DUNE
Le tappe dell’esperimento DUNE

potrà vedere fino a 10.000 neutrini.

DUNE cercherà una firma particolare nei neutrini raccolti dal rivelatore. E ‘previsto che un buco nero si forma relativamente presto in una supernova. I neutrini saranno in grado di lasciare il crollo della supernova, in gran numero, fino a quando emerge il buco nero, che cattura-tutto, compreso la luce e i neutrini. In termini di dati, questo significa che si otterrebbe un grande scoppio di neutrini con un improvviso taglio.

I neutrini sono di tre tipi, chiamati gusti: elettroni, muoni e tau. Quando una stella esplode, emette tutti i vari tipi di neutrini, così come le loro antiparticelle.

Sono difficili da catturare. Questi neutrini arrivano con 100 volte meno energia di quelli che arrivano da un acceleratore per esperimenti, e questo rende meno probabile che avvenga l’interazione in un rivelatore.

La maggior parte dei rivelatori di particelle in questo periodo in esecuzione, sono di grandi dimensioni e, in grado di vedere i neutrini di una supernova. Sono i migliori a rilevare antineutrini e elettroni non grandi, oltre che a individuare i loro equivalenti in materia, cioè i neutrini elettronici.

“Sarebbe una tragedia di non essere pronto a rilevare i neutrini in dettaglio in pieno, per rispondere alle domande fondamentali, – dice John Beacom, direttore del Centro per la cosmologia e la fisica delle astro-particelle all’Ohio State University – per fortuna, DUNE è unico”.                     “L’unico strumento sensibile a un enorme sorso di elettroni e di neutrini è DUNE, – dice Kate Scholberg, professore di fisica alla Duke University – e questo avviene in funzione dell’utilizzo di argon [come fluido rilevatore]”.

Ci vorrà, però, più di un semplice DUNE per avere il quadro completo. “Ottenere una suite completa di grandi e potenti rilevatori di tipo diverso, -dice Beacom -, installati e funzionanti è il modo migliore per capire la vita dei buchi neri”.

C’è un grande rivelatore di scintillatore, JUNO

Lo scintillatore JUNO
    Lo scintillatore JUNO

, che adesso opera in Cina, e piani per realizzare un enorme rivelatore a base d’acqua, Hyper-K,

Hypko il grande rilevatore ad acqua                                                               Hypk-1 il grande rilevatore ad acqua

che sarà avviato in Giappone. Rivelatori di onde gravitazionali come LIGO potrebbero, raccogliendo nuove informazioni sulla densità di materia e di ciò che sta accadendo nella fase del crollo implosoniale di una supernova.

“Il mio sogno -afferma Scholberg – è quello di avere una supernova con JUNO, Hyper-K e DUNE tutti online. Certamente costituirebbe il meglio nel mio decennio”.

La velocità con cui i neutrini arrivano dopo il collasso di una supernova, informerà gli scienziati su quello che sta accadendo al centro del nucleo in collasso, ma fornirà anche informazioni sul misterioso neutrino, compreso il modo in cui interagiscono tra di loro e potenziali approfondimenti su quanto, queste piccole particelle, pesano realmente.

Entro i prossimi tre anni, la rapida crescita della collaborazione sul progetto DUNE costruirà e iniziare a provare un prototipo del rivelatore argon liquido di 40.000 tonnellate. La versione di 400 tonnellate, sarà il secondo più grande esperimento di argon-liquido mai costruito finora . E ‘previsto che il test, si eseguirà al CERN, a partire nel 2018.

Per DUNE si prevede, che si possa avviare l’installazione del primo dei suoi quattro rivelatori, Facility Sanford, con una ricerca metropolitana, nel 2021.

 

L’alba di DUNE                                                                                                                                L’esperimento neutrino prima noto come LBNE è stato trasformato. Ha guadagnato la collaborazione circa 50 nuovi istituti membri, ha eletto due nuovi portavoce ed ha scelto un nuovo nome: Neutrino Experiment in profondità, o DUNE.

L’esperimento proposto sarà con lo strumento più potente del mondo per lo studio delle particelle difficili da catturare, chiamati neutrini. Avrà uno sviluppo su 800 miglia. Si inizierà con un quasi rivelatore e un intenso fascio di neutrini prodotti al Fermi National Accelerator Laboratory in Illinois. Finirà con un rivelatore lontano, di 10 kilotoni, situato sottoterra in un laboratorio presso l’impianto metropolitano di ricerca a Sanford nel Sud Dakota. La distanza tra i due rivelatori permetterà agli scienziati di studiare il cambiamento dei neutrini che viaggiano quasi alla velocità della luce, dritto attraverso la Terra.

“Questo sarà l’esperimento fiore all’occhiello per la fisica delle particelle ospitato negli Stati Uniti, – afferma Jim Siegrist, direttore associato di fisica delle alte energie (Dipartimento dell’Energia Office of Science degli Stati Uniti) – e sarà un momento emozionante per la scienza dei neutrini e la fisica delle particelle in generale.”

Nel 2014, la fisica delle particelle Progetto Prioritization Pannello ha identificato l’esperimento come una priorità assoluta per gli Stati Uniti nello studio della fisica delle particelle. Allo stesso tempo, ha raccomandato la collaborazione e quindi invitare alla partecipazione, quanto più possibile internazionale, nel processo di pianificazione.

Il fisico Sergio Bertolucci, direttore di ricerca e calcolo scientifico del CERN, ha preso il timone di un comitato esecutivo messo insieme per espandere la collaborazione e organizzare l’elezione di nuovi portavoce.

DUNE ora include scienziati di 148 istituzioni in 23 paesi. Sarà il primo grande progetto internazionale ospitato dagli Stati Uniti per essere supervisionato, congiuntamente, da agenzie esterne.

La collaborazione ha eletto di recente due nuovi portavoce: André Rubbia, professore di fisica all’ETH di Zurigo e, Mark Thomson, professore di fisica all’Università di Cambridge. Uno servirà da portavoce per due anni e l’altro per tre anni, proprio per dare continuità nella leadership.  Rubbia ha cominciato con la ricerca dei neutrini come membro dell’esperimento NOMAD al CERN negli anni ’90. Più di recente è stato una parte di LAGUNA-LBNO, una collaborazione che stava lavorando per un esperimento lungo una linea di base in Europa. Thomson ha un impegno a lungo termine nel campo sotterraneo statunitense, della fisica dei neutrini, ed è il principale investigatore DUNE, per il Regno Unito.

Gli scienziati si riuniscono per studiare i neutrini, particelle che raramente interagiscono costantemente e che fluiscono attraverso la Terra, ma sinora non sono stati ben compresi. Sono disponibili in tre tipologie e oscillano, o cambiano da tipo a tipo, mentre viaggiano su lunghe distanze. Hanno minuscole masse inspiegabili. I neutrini potrebbero contenere indizi su come l’universo ha cominciato e perché la materia oltrepassa notevolmente l’antimateria, che ci permette di esistere.

“La scienza è ciò che ci spinge, -dice Rubbia – e siamo al punto in cui la prossima generazione di esperimenti sta per affrontare il mistero delle oscillazioni dei neutrini. E ‘un momento unico. ”

Gli scienziati sperano di iniziare l’installazione del rilevatore lontano DUNE entro il 2021. ” Siamo tutti coinvolti- dice Thomson – che sta spingendo in questa direzione, anche se è difficile prevedere che questo progetto, possa avvenire il più presto possibile”.

 

Il sistema Pathfinder per studiare le onde gravitazionali

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Ariane 4 con la capusla LISA Pathfinder sulla sommità

Ariane 4 con la capusla LISA Pathfinder sulla sommità

Il posizionamento di LISA-Pathfinder                                                                    Completamento di Vega evidenziato , dopo avere inserito “il composito superiore” al sito di lancio SLV della Spaceport su un trasportatore speciale . Elemento in seguito è stato issato e, posto sopra Vega e poi integrato con il veicolo leggero-lift .Un altro lanciatore Vega ha  dunque completato il processo di assemblaggio, segnando una tappa importante , nei preparativi per la missione di Ariane-space 11 dell’anno dallo spazioporto europeo nella Guyana francese. Tale attività è  terminata con l’integrazione di Vega col “composite superiore”, che consiste nella LISA Pathfinder

Ecco come si presenta il Pathfinder

Ecco come si presenta il Pathfinder

sonda spaziale scientifica passeggeri e il suo carico di carenatura protettiva. L’installazione ha avuto luogo presso la sede di lancio SLV dello Spaceport, all’interno del portale mobile protettivo della struttura. Il leggero Vega è uno dei tre vettori gestiti da Ariane-space dalla Guiana francese, insieme con il mezzo-lift Soyuz e Ariane 5 (pesi massimi). Lo sviluppo è stato eseguito in un programma dell’Agenzia spaziale europea con finanziamento multinazionale, con l’autorità di progettazione del veicolo e il ruolo di “prime contractor” eseguita dalla società ELV in Italia –  joint venture di Avio e l’Agenzia Spaziale Italiana. Vega entrato in servizio nel febbraio 2012, e le sue cinque missioni fino ad oggi – tutte di successo –  hanno orbitato una varietà di carichi utili, dai satelliti d’imaging della Terra, alle piattaforme di osservazione del cambiamento climatico,  dimostratori di tecnologia e una navetta spaziale sperimentale. LISA Pathfinder è stato sviluppata in un programma (ESA) Agenzia spaziale europea e costruito dal prime contractor Airbus Difesa e Spazio. Prodotta per studiare le increspature nello spazio-tempo previste da Albert Einstein nella teoria generale della relatività, è stato posto in un’orbita iniziale ellittica alla Terra il 2 dicembre,come missione Vega – ed è designato come volo VV06 nel sistema di numerazione di Ariane-space.Il modulo di propulsione del veicolo spaziale è stato quindi utilizzato per raggiungere l’orbita operativa intorno al primo punto Sole-Terra di Lagrange (L1) – che si trova a circa 1,5 milioni di chilometri dalla Terra. La massa totale al decollo di LISA Pathfinder è stimata essere intorno  a 1.906 kg.

La missione LISA Pathfinder dell’Agenzia Spaziale Europea lanciato,venendo collocato in cima a un razzo Vega, per una missione della durata di un anno per dimostrare le tecnologie che potrebbero essere utilizzati per le future missioni di osservazioni delle onde gravitazionali. Il lancio – inizialmente ritardato di 24 ore – ha avuto luogo presso 4:04 UTC dallo spazioporto europeo di Kourou, nella Guiana Francese.

Lancio di Vega_sistema di Ariane 5 integrato con LISA Pathfinder

Concepita come una missione precursore dell’ormai annullata Laser Interferometer Spazio antenna (LISA) – è missione congiunta tra l’Agenzia spaziale europea (ESA) e la NASA. LISA Pathfinder deve dimostrare un concetto che gli scienziati ritengono, permetterà di evidenziare le onde gravitazionali – un fenomeno previsto dalla teoria della relatività generale, di Albert Einstein ma che non è mai stato dimostrato – e per essere osservato, si dovranno studiare le differenze tra perturbazioni nell’orbita di una costellazione di satelliti. L’esperimento principale di LISA Pathfinder,  con il LISA Technology Package (LTP), che contiene due masse di prova, 4,6 centimetri cubetti di una lega di oro-platino, lasciate fluttuare liberamente in un ambiente con interferenze gravitazionali minime.

Mentre le masse entrano all’interno del veicolo spaziale, LTP utilizza un interferometro laser per identificare cambiamenti di posizione dell’ordine di picometri. Disturbo sistema di riduzione della NASA (DRS), è un sistema di propulsori in miniatura – che genera un impulso dell’ordine di micronewtons – e sarà utilizzato dalla sonda per mantenere la sua posizione concernente le masse fluttuanti. Questi propulsori sono in grado di controllare la posizione della sonda al grado di nanometri. DRS è stato originariamente sviluppato dalla NASA nell’ambito del programma Nuovo Millennio, con la denominazione Space Technology 7 (ST-7). L’esperimento di LISA Pathfinder è  anche progettato per convalidare il veicolo spaziale in grado di misurare con precisione i movimenti di queste masse di prova e di manovrare di conseguenza. È una forma ridotta dell’ esperimento LISA, in quanto  utilizza due masse all’interno della stessa sonda, invece di tre masse in una navicella separata, orbitante a grandi distanze. L’Agenzia spaziale europea ha annunciato proposte per rilanciare il concetto della missione LISA come Evolved Laser Interferometer Spazio antenna (ELISA), previsto per il lancio a metà degli anni 2030. LISA Pathfinder era originariamente incluso nelle piccole missioni per la ricerca avanzata della tecnologia secondo il programma (SMART), designata come SMART-2. Sarebbe stata la seconda missione, dopo la missione SMART-1, che  doveva orbitare sulla Luna tra il 2004 e il 2006. La navicella spaziale LISA Pathfinder è un veicolo di 1.906 chilogrammi, composto da moduli propulsivi e da sperimentazione separabili. Una volta che la sonda raggiunge il suo punto operativo, orbiterà attorno al punto lagrangiano L1 Terra-Sole e, il modulo di propulsione si separerà e manovrerà lontano dal modulo esperimento. Nell’intervallo di 500.000 a 800 mila chilometri, orbitando attorno al Lagrange Point, la sonda funzionerà per circa un anno e mezzo – trascorso tre mesi di test LISA Technology Package, due mesi di prova il sistema di riduzione disturbo e poi, infine, un mese operativo dei due sistemiÈ stato proposto un ulteriore proroga di sei mesi per la missione. Airbus Difesa e Spazio ha costruito LISA Pathfinder, utilizzando un bus personalizzato per la missione. Il modulo di propulsione è liberamente derivata dal bus Eurostar 2000 utilizzato per i satelliti di comunicazione geostazionari, utilizzando un propellente liquido. I conti del modulo sperimentale: circa 480 chilogrammi della massa del veicolo spaziale con il modulo di propulsione che rappresenta tutto il resto. L’alimentazione sarà fornita da un pannello di cellule solari montate in cima al modulo esperimento. VV06 Designato, è stato il sesto lancio per il razzo Vega e un  successo dell’Europa nel dispiegamento di LISA Pathfinder, adesso classificato come razzo che permette di essere dichiarato operativo. La missione è decollata dalla Ensemble de Lancement Vega (ELV) piattaforma di lancio presso il Centro spaziale Guyanais (CSG) o Centro spaziale della Guiana, a Kourou, Guiana francese. Costruito sul sito di un trampolino di lancio che era stato originariamente costruito per l’European Launcher Development Organisation (di ELDO) razzo dell’ Europa, e poi utilizzato in forma modificata dagli Ariane 1, 2 e 3 veicoli, ELV è stato ricostruito per Vega davanti al veicolo di lancio inaugurale nel febbraio 2012. I quattro stadi Vega consistono in tre stadi a combustibile solido, bruciando propellente del tipo polibutadiene idrossile-terminato, con una fase superiore a propellente liquido per prevedere un più preciso inserimento in orbita. I sistemi di Vega sono stati accesi appena il conto alla rovescia è progredito, cominciando con l’unità multifunzione (MFU) che controlla i sistemi critici del razzo. Sistemi di riferimento, telemetria, informatici e di sicurezza inerziali per il volo del razzo sono stati attivati ​​nel seguito. Quattro ore prima del lancio ,il sistema di guida inerziale del razzo ha subito un allineamento iniziale e checkout. Due ore e quaranta minuti prima del decollo, il portale è stato ritirato pad dal razzo, processo che può richiedere fino a 45 minuti. A seguito della retrazione della torre un secondo giro di allineamento e di verifica sono state condotte sul sistema di guida. Settantacinque minuti prima del lancio sono stati accesi i motori per il transponder del razzo. Il primo stadio di Vega,

Primo stadio di VEGA  alimentato anche da diversi propulsori Zefiro

Primo stadio di VEGA alimentato anche da diversi propulsori Zefiro

alimentato da un motore P80FW, ha iniziato la salita e bruciato per 110 secondi. Tre secondi dopo questa fase è stato sganciato, e un secondo dopo che la seconda fase  è stata accesa per iniziare la propria combustione. Utilizzando un motore Zefiro-23, la seconda fase ha bruciato edfor circa 77 secondi. La seconda fase si è separata 103 secondi dopo che il suo motore si è acceso.  Dodici secondi dopo, Zefiro-9 del motore del terzo stadio ha iniziato a bruciare per 119 secondi. La carenatura del veicolo si è separata quattro minuti e tre secondi in volo, o quattordici secondi dopo l’accensione della terza fase. Al termine della terza fase di masterizzazione, VV06 ha costeggiato per quarantadue secondi prima che ci fosse l’evento finale di separazione per il palco. La quarta fase, Attitude Vernier Superiore Module o AVUM, si è acceso – prima di bruciare, cinquantanove secondi più tardi. Alimentato da un motore ucraino RD-869, AVUM ha bruciato un asimmetrico propellente, composto da dimetilidrazina, ossidata dal triossido di diazoto. La sua prima combustione è durata otto minuti e 54 secondi, stabilendo un trasferimento da un’orbita iniziale. A conclusione della combustione, la missione è entrata in una fase di accosto per 84 minuti e 55 secondi, completando quasi un intero giro intorno alla Terra, prima di riavviare per la durata di 94 secondi ,la masterizzazione e stabilire la distribuzione nell’orbita di LISA Pathfinder.La navicella spaziale LISA Pathfinder separata dal Vega, nella sua orbita di parcheggio iniziale 204 da 1.504 km  con un’inclinazione di 5,96 gradi rispetto all’equatore, raggiunta ,un’ora, 45 minuti e 33 secondi, dopo il sollevamento . Utilizzando il proprio modulo di propulsione, il veicolo spaziale in seguito partirà dall’orbita terrestre per prendere a sostare nel punto lagrangiano

Orbita ellittica di VEGa nel punto lagrangiano

Orbita ellittica di VEGa nel punto lagrangiano

L1 tra la Terra e il Sole – punto dello spazio in cui l’interazione tra campi gravitazionali della Terra e il Sole, su di un corpo,lo tengono bloccato in equilibrio tra loro. Il lancio è stato il terzo dell’anno per Vega – dopo la missione di febbraio che ha schierato l’ixv (IXV),un dimostratore dell’ESA e il lancio di giugno del satellite Sentinel 2A scienza della Terra – ed è stato l’undicesimo del 2015 per Arianespace.Oltre a Vega, precedenti lanci di Arianespace quest’anno sono stati lanciati utilizzando due razzi Soyuz russe e sei veicoli Ariane 5 . L’azienda ha programmato un nuovo lancio per il 2015, con un Soyuz previsto come loft una coppia di satelliti di navigazione Galileo,  avvenuto il 17 dicembre.Il lancio successivo Vega dovrebbe avvenire entro luglio, con PeruSat-1 come carico utile primario. Un altro lancio verso la fine dell’anno, porterà il satellite Turchia Göktürk 1.