Wollen Sie eine perfekte Türkei? Berechnen Sie seine spezifische Wärmekapazität


Wie ich es verstehe besteht der ganze Sinn des Kochens eines Truthahns darin, ihn bei einer gewissen Temperatur zu nehmen und ihn dann auf eine höhere Temperatur zu bringen. Klar, vielleicht ist da etwas über Familienzusammengehörigkeit drin, aber wirklich, Thanksgiving dreht sich alles um Thermotransfer. Das USDA empfiehlt eine minimale Innentemperatur von 165 ° F (74 ° C). Ich schätze, das ist die minimale Temperatur, um all das schlechte Zeug dort zu töten – oder vielleicht ist es die niedrigste Temperatur, die es sein kann und schmeckt immer noch großartig.

So oder so, wenn du die Temperatur des Truthahns, den du brauchst, erhöhen willst Energie hinzufügen. Vielleicht kommt diese Energie aus Feuer oder einem Ofen oder sogar aus heißem Öl – aber sie braucht Energie. Aber sei vorsichtig. Es gibt einen Unterschied zwischen Energie und Temperatur. Lass mich dir ein Beispiel geben.

Angenommen, du legst eine übrig gebliebene Pizza in den Ofen, um sie aufzuheizen. Da Sie kein Durcheinander machen wollen, reißen Sie einfach ein Stück Aluminiumfolie ab und legen die Pizza darauf und dann in den Ofen. Der Backofen ist auf 350 Grad Fahrenheit eingestellt, so dass nach 10 Minuten sowohl die Pizza als auch die Folie wahrscheinlich nahe an dieser Temperatur liegen. Jetzt zur Demonstration. Sie können die Alufolie leicht greifen, ohne sich selbst zu verbrennen, aber Sie können nicht dasselbe für die Pizza tun. Auch wenn diese beiden Objekte die gleiche Temperatur haben, haben sie unterschiedliche Wärmemengen.

Die thermische Energie in einem Objekt hängt von der Masse des Objekts, dem Material des Objekts und der Temperatur des Objekts ab. Die Änderung der Wärmeenergie für ein Objekt hängt dann von der Temperaturänderung ab. [1969005] In diesem Ausdruck ist m die Masse des Objekts und die Variable c ist die spezifische Wärme Kapazität. Die spezifische Wärmekapazität ist eine Größe, die angibt, wie viel Energie ein Gramm des Objekts um 1 Grad Celsius benötigt. Die spezifische Wärmekapazität von Wasser beträgt 4,18 Joule pro Gramm pro Grad Celsius. Für Kupfer beträgt die spezifische Wärmekapazität 0,385 J / g / ° C (ja, Wasser hat eine sehr hohe spezifische Wärmekapazität).

Aber was ist mit Truthahn? Wie viel Energie braucht man, um 1 Gramm Truthahn um 1 ° C aufzuheizen? Das ist die Frage, die ich beantworten möchte. Oh, sicher, ich könnte wahrscheinlich eine schnelle Suche online für diese Antwort, aber das macht keinen Spaß. Stattdessen möchte ich das selbst berechnen.

Hier ist der grundlegende experimentelle Aufbau. Ich nehme eine Putenbrust (weil ich zu ungeduldig bin, um den ganzen Truthahn zu benutzen) und gebe sie in eine bekannte Menge heißes Wasser. Ich werde dann die Temperaturänderung des Wassers und die Temperaturänderung des Truthahns aufzeichnen. Natürlich muss dies in einem isolierten Behälter geschehen, so dass die gesamte Energie, die das Wasser verlässt, in den Truthahn gelangt.

Mit der Änderung der Temperatur des Wassers kann ich (basierend auf der bekannten spezifischen Wärme) berechnen Wasserkapazität) die verlorene Energie. Angenommen, all diese Energie geht in den Truthahn, dann werde ich die Energiezunahme des Truthahns kennen. Mit der Masse und der Änderung der Truthahntemperatur werde ich die spezifische Wärmekapazität eines Truthahns haben.

Nur um klar zu sein, kann ich die Energieänderungen so einstellen, dass sie sich gegenüberliegen, und dann nach der spezifischen Wärmekapazität von der Truthahn. So.

OK, es ist Experimentierzeit. Ich beginne mit 2.000 ml (2 Kilogramm) heißem Wasser und füge es mit meiner Putenbrust in eine Schaumbox. Ich werde sowohl die Wassertemperatur als auch den Truthahn überwachen. Oh, der Truthahn hat eine Masse von 1,1 Kilogramm. So sieht das aus (ohne Deckel):

Ich habe einige Zeit Daten gesammelt und angenommen, dass das Wasser und der Truthahn eine Gleichgewichtstemperatur erreichen würden – aber ich habe mich geirrt. Anscheinend dauert es ziemlich lange, bis sich dieser Truthahn erhitzt. Dennoch sollten die Daten für eine Berechnung gut genug sein.

Hoffentlich ist klar, dass die rote Kurve das heiße Wasser ist und das blaue für den Truthahn. Von diesem Grundstück hatte das Wasser eine Temperaturänderung von -21,7 ° C und der Truthahn hatte + 27 ° C. Setzt man diese Werte mit der Masse von Wasser und Pute in Beziehung, erhält man eine türkei spezifische Wärmekapazität von 6,018 J / g / ° C. Das ist ein bisschen höher als ich erwartet habe – aber zumindest ist es im Ballpark der Wert für Wasser. Aber insgesamt bin ich ziemlich glücklich.

Aber was kann man mit der spezifischen Wärmekapazität für einen Truthahn machen? Was ist, wenn Sie eine Art von Sous-Vide-Kochen machen wollen, bei dem der Truthahn in einen vakuumversiegelten Beutel gelegt wird und dann Wasser mit einer bestimmten Temperatur hinzugefügt wird? Normalerweise wird die Temperatur des Wassers auf einer konstanten Temperatur gehalten. Aber was ist, wenn Sie mit heißem Wasser und kaltem Truthahn anfangen und dann mit perfekter Temperaturtruthahn enden wollen? Um dies zu tun, könnten Sie die Startmasse und die Temperatur des Wassers berechnen, die Ihnen die beste Truthahntemperatur liefern würde. Ich werde dich dies als Hausaufgaben machen lassen.

Natürlich gibt es einen anderen Weg, um einen Truthahn zu kochen. Man könnte es aus großer Höhe fallen lassen, so dass es sich erwärmt, wenn es landet. Oh, warte – ich habe diese Berechnung schon gemacht.

Das Geheimnis zum Schildkröten-Winterschlaf: Butt-Breathing


Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht in The Conversation. Die Publikation hat den Artikel zu Live Science Expert Stimmen: Op-Ed & Insights beigesteuert.

Atmen oder nicht atmen, das ist die Frage.

Was würde passieren, wenn man in eine Teich, wo die Wassertemperatur knapp über dem Gefrierpunkt lag und die Oberfläche 100 Tage lang von einem Eisdeckel bedeckt war?

Nun, offensichtlich würdest du sterben.

Und das liegt daran, dass du nicht so cool bist wie eine Schildkröte. Und mit cool meine ich nicht nur erstaunlich, ich meine buchstäblich cool, wie bei Kälte. Außerdem kannst du nicht durch deinen Hintern atmen.

Aber Schildkröten können das, was nur einer der vielen Gründe ist, warum Schildkröten wirklich beeindruckend sind.

Als Ektotherme – ein Tier, das sich verlässt auf einer externen Wärmequelle – die Körpertemperatur einer Schildkröte entspricht der ihrer Umgebung. Wenn das Teichwasser 1 ℃ ist, so ist auch der Körper der Schildkröte.

Aber Schildkröten haben Lungen und atmen Luft. Wie ist es also möglich, dass sie in einem eisigen Teich mit einem Eisdeckel überleben, der sie daran hindert, Luft zu holen? Die Antwort liegt in der Beziehung zwischen Körpertemperatur und Stoffwechsel.

Eine kalte Wasserschildkröte hat einen langsamen Stoffwechsel. Je kälter es wird, desto langsamer wird der Stoffwechsel, was sich in niedrigeren Energie- und Sauerstoffanforderungen niederschlägt.

Wenn Schildkröten Winterschlaf halten, verlassen sie sich auf gespeicherte Energie und nehmen Sauerstoff aus dem Teichwasser auf, indem sie ihn über Blutgefäße bündeln. .. Auf diese Weise können sie genug Sauerstoff bekommen, um ihre minimalen Bedürfnisse zu befriedigen, ohne ihre Lungen zu benutzen. Schildkröten haben einen besonders vaskularisierten Bereich – ihren Hintern.

Siehst du, ich habe nicht gescherzt, Schildkröten können wirklich durch ihren Hintern atmen. (Der Fachausdruck ist Kloakenatmung.)

Wir sind keine Schildkröten. Wir sind Endothermen – teure Stoffwechselwärmeöfen – die unseren Körper ständig mit Nahrung versorgen müssen, um Körperwärme zu erzeugen und eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten, um am Leben zu bleiben.

Wenn es kalt ist, stapeln wir Kleidung, um Stoffwechselwärme einzufangen. warm bleiben. Wir könnten niemals genug Sauerstoff über unsere vaskularisierten Oberflächen, außer unserer Lunge, aufnehmen, um den hohen Bedarf unserer metabolischen Öfen zu decken.

Für den Menschen ist eine Veränderung der Körpertemperatur ein Zeichen von Krankheit, dass etwas nicht stimmt. Wenn sich die Körpertemperatur einer Schildkröte ändert, liegt das einfach daran, dass die Umgebung wärmer oder kälter geworden ist.

Aber selbst ectotherms haben ihre Grenzen. Mit sehr wenigen Ausnahmen (z. B. Dosenschildkröten) können adulte Schildkröten die eisigen Temperaturen nicht überleben; Sie können nicht überleben, Eiskristalle in ihren Körpern zu haben. Süßwasserschildkröten überwintern deshalb im Wasser, wo ihre Körpertemperatur relativ stabil bleibt und nicht unter den Gefrierpunkt sinkt.

Wasser wirkt als Temperaturpuffer; Es hat eine hohe spezifische Wärme, was bedeutet, dass es viel Energie braucht, um die Wassertemperatur zu ändern. Teichwassertemperaturen bleiben über den Winter ziemlich stabil und eine Ectotherme, die in diesem Wasser sitzt, wird eine ähnlich stabile Körpertemperatur haben. Die Luft dagegen hat eine geringe spezifische Wärme, so dass ihre Temperatur schwankt und für das Überleben der Schildkröten zu kalt wird.

Ein eisbedeckter Teich stellt zwei Probleme für Schildkröten dar: Sie können nicht auftauchen atmen Sie ein, und wenig neuer Sauerstoff gelangt ins Wasser. Obendrein gibt es noch andere Lebewesen im Teich, die den im Sommer von Wasserpflanzen produzierten Sauerstoff verbrauchen.

Im Winter wird der Teich hypoxisch (niedriger Sauerstoffgehalt) oder anoxisch, wenn der Sauerstoff verbraucht ist. (an Sauerstoff verarmt). Einige Schildkröten können mit sauerstoffarmem Wasser umgehen – andere nicht.

Schnappschildkröten und gemalte Schildkröten tolerieren diese Stresssituation, indem sie ihren Stoffwechsel auf einen Stoff umstellen, der keinen Sauerstoff benötigt. Diese Fähigkeit ist verblüffend, kann aber gefährlich sein, sogar tödlich, wenn sie zu lange andauert, weil sich durch diesen Stoffwechselwechsel in ihrem Gewebe Säuren ansammeln.

Aber wie lange ist "zu lang"? Sowohl Schnappschildkröten als auch gemalte Schildkröten können über 100 Tage lang im Labor bei kaltem Wasser ein Überwältigen überleben. Bemalte Schildkröten sind die Könige der Anoxia-Toleranz. Sie mobilisieren Calcium aus ihren Schalen, um die Säure zu neutralisieren, ähnlich wie wir calciumhaltige Antazida gegen Sodbrennen einnehmen.

Im Frühjahr, wenn anaerobe Schildkröten aus dem Winterschlaf kommen, sind sie im Grunde ein einziger großer Muskelkrampf. Es ist wie bei einem harten Lauf – Ihr Körper wechselt zum anaeroben Stoffwechsel, Milchsäure baut sich auf und Sie bekommen einen Krampf. Die Schildkröten wollen unbedingt in der Sonne sonnen, um ihre Körpertemperatur zu erhöhen, ihren Stoffwechsel anzuregen und diese sauren Nebenprodukte zu eliminieren.

Und es ist schwer, sich zu bewegen, wenn sie so krampfig sind, dass sie anfällig für Raubtiere und andere sind. Gefahren. Das Auftauchen des Frühlings kann eine gefährliche Zeit für diese lethargischen Schildkröten sein.

Feldbiologen forschen im Frühjahr und Sommer, wenn Tiere am aktivsten sind. Aber in Ontario, wo die Winter lang sind, sind viele Schildkrötenarten die Hälfte ihres Lebens untätig.

Zu verstehen, was sie im Winter tun und brauchen, ist für ihre Erhaltung und den Schutz ihrer Lebensräume von großer Bedeutung, besonders angesichts der Tatsache, dass zwei Drittel der Schildkrötenarten sind vom Aussterben bedroht.

Meine Forschungsgruppe hat während ihres Winterschlafs mehrere Arten von Süßwasserschildkröten beobachtet. Wir befestigen an den Schildkrötenschalen winzige Geräte, die die Temperatur messen und es uns ermöglichen, ihnen unter dem Eis zu folgen.

Wir haben festgestellt, dass alle Arten in Feuchtgebieten, die knapp über dem Gefrierpunkt schweben, überwintern. Eis, überwintert in Gruppen und kehrt Winter für Winter an die gleichen Orte zurück.

Trotz all dieser Arbeit wissen wir noch so wenig über diesen Teil des Lebens der Schildkröten.

Also tue ich, was jeder engagierte Biologe tun würde: Ich schicke meine Studenten aus, um Feldforschung bei -25 ℃ zu machen. Wir sind hier nicht auf Schönwetterbiologie beschränkt.

Außerdem gibt es unvergleichliche Schönheit in einer kanadischen Winterlandschaft, besonders wenn man sich all die furchterregenden Schildkröten unter dem Eis vorstellt, die durch ihren Hintern atmen.

Jacqueline Litzgus, Professorin, Abteilung für Biologie, Laurentian Universität [194559005] [19455911]

Dieser Artikel wurde ursprünglich für The Conversation veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.

Die besten Teleskope fürs Geld


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Ein Photon springt von der Sonne und etwa 500 Sekunden später prallt von unserer Erde ab. Seit mehr als 13 Milliarden Jahren tanzt und reflektiert Licht aus weit entfernten Himmelsobjekten. Es ist an der Zeit, dass du etwas davon für dich erinnerst.

Das ist es, was Teleskope tun; Sie sammeln Licht. Aber um diese Ausstrahlung zu sammeln, müssen Sie das Teleskop auswählen, das Ihren Bedürfnissen und Ihrem Budget entspricht. Unsere Redakteure haben einige der besten Optionen in fünf Kategorien ausgewählt. Klicken Sie auf jeden, um eine tiefe Überprüfung der Teleskope in diesen Gruppen zu lesen:

Die besten Teleskope von 2017
Modell: Beste für: Durchschn. Preis Bezugsquellen:
Celestron FirstScope Kinder $ 49.95 Amazon
Levenhuk LabZZ MTB3 Combo Unterricht $ 59.95 Amazon
Levenhuk Strike 50 Refraktor-Teleskop und Lernpaket Kids 'Value $ 75.16 Amazon
Celestron VX 8-Zoll SCT XLT Hobbyisten $ 1,699.00 Amazon
Celestron SkyProdigy 130 Technik-Enthusiasten $ 629.95 Amazon
Orion SkyQuest XT8i IntelliScope Hands-On-Enthusiasten $ 699.99 Amazon
Meade Polaris 130 Enthusiasten mit kleinem Budget $ 179.00 [19659012] Amazon
Celestron Regal M2 100ED Reisen-Enthusiasten $ 699.00 Amazon
Levenhuk Blaze 90 Spektiv Grab-and-Go $ 214.95 Amazon
Celestron AstroFi 102 Mak-Cas Wi-Fi Techie Anfänger $ 369.95 Amazon [19] 659015] Meade StarNavigator 102 mit AudioStar Optik-liebende Anfänger $ 379.00 Amazon
Orion StarBlast 6i Hands-On Anfänger $ 499.99 Amazon
Astronom ohne Grenzen OneSky 130 Geschenk-Gabe $ 199.99 Astronomen ohne Grenzen
Levenhuk Strike 80 Enge Budgets $ 139.95 Amazon


Spielzeug-Teleskope sind meist Müll. Wir haben einige qualitativ hochwertigere ausgewählt, die für alle Familienmitglieder einfach zu benutzen und Spaß machen werden. Hier einige Highlights:

Durchschnittspreis: $ 49,95 + $ 19,95 Optionales Zubehörset

  • Dobsonian / AltAz / Tripod
  • Völlig intuitiv und einfach

Das Celestron FirstScope Tisch-Dreh-Kipp-Design macht das Gerät kinderleicht zu bedienen. Der optische Tubus ist im Laufe der Geschichte mit den Namen namhafter Astronomen dekoriert und inspiriert Kinder selbst dann, wenn sie auf ihrem Schreibtisch oder in einem Regal drinnen sitzen. Es kommt mit zwei Okularen (20 Millimeter und 4 mm) für breite und Nahaufnahmen. Die 3-Zoll (76 mm) Öffnung von FirstScope ist klein, aber das schnelle Öffnungsverhältnis (3,95) lässt Kinder in dunklen (mondlosen) Nächten Objekte im tiefen Himmel sehen. Ein optionales Zubehör-Kit enthält ein Sucherfernrohr, einen blendfreien Mondfilter, zwei weitere Okulare und eine DVD-ROM mit sehr nützlicher Astronomie-Software für PC und Mac. Bemerkenswert feine optische Qualität zu einem sehr niedrigen Preis macht dieses überraschende Teleskop eine gute Wahl für Kinder mit Interesse am Nachthimmel. Mit Geduld und einem dunklen Ort sind Planeten, Nebel und sogar einige Galaxien in Reichweite dieses Teleskops.

Durchschnittlicher Preis: $ 59.95

  • Teleskop / Fernglas / Mikroskop + Slide Prep Kit
  • Lässt Kinder das Universum in allen Maßstäben angreifen

Kaufen Levenhuk LabZZ MTB3 Mikroskop & Teleskop & Fernglas Kit auf Amazon.com

Sie erhalten Kind-Versionen von Instrumenten, um die Sehkraft zu erweitern zum sehr Großen, zum sehr Fernen und zum Kleinen. Ein 2-Zoll-Refraktorteleskop arbeitet nachts für Mond, Planeten und Sterne und tagsüber für Tiere und Sport. Richten Sie niemals ein Teleskop auf die Sonne! ] Beachten Sie, dass 6x Ferngläser für kleine Hände und Gesichter gemacht sind. Ein Drei-Objektiv-Mikroskop (150x, 450x und 900x) bringt das Subvisible zu Riesengröße.

Durchschnittlicher Preis: $ 75.16

  • Refraktorteleskop und Lernpaket

Mit seiner sehr guten Bedienbarkeit und guten optischen Qualität (und einem sehr niedrigen Frustrationsfaktor) wird dieses leistungsfähige, aber preiswerte Teleskop Ihrem jungen Astronomen helfen, sich angemessen wichtig zu fühlen. Sein robuster Stativ und sein instinktiver Höhen- / Azimuth-Ausrichtungswinkel machen es zu einem ausgezeichneten, kleinen ersten Teleskop. Neben dem Umfang gibt es eine Menge Spaß beim Lernen von Material in der Box: ein Führer, eine interaktive Sternenkarte, die Stellarium Planetarium Software und drei große Farbinfografiken.

Weitere Optionen:

GeoSafari Talking Telescope

Galileoskop Refraktor Telescope Kit

[See All of the Best Telescopes for Kids]


Wir sind in diesem Jahr als Antwort auf Ihre Kommentare größer und mächtiger geworden. Dedizierte Bastler und angehende Astrofotografen können mit diesen Teleskopen weiter in den Himmel erreichen.

Durchschnittspreis: $ 1,699.00

  • Hybrid / EQ / Stativ / Go-To
  • Große, stabile Plattform für Deep-Sky-Beobachtung und Astrofotografie

Celestrons Advanced VX 8-Zoll-Schmidt-Cassegrain-Teleskop (SCT) bietet das "Big-Scope-Erlebnis" am unteren Ende der Größen- und Preisklassen für große, raffinierte Teleskope. Mit ausgezeichneter Nachführung und überlegener Optik ist diese Konfiguration für ernsthafte visuelle Beobachtung und Astrofotografie bereit. Im Vergleich zu den meisten "Starter" -Teleskopen und einfachen Amateurteleskopen stellt dieses Instrument einen Schritt in eine Reihe von Instrumenten dar, die einen erheblichen Zeit- und Geldaufwand erfordern. Es wird Zeit brauchen, um die anspruchsvolle Montierung einzurichten. Es wird einige köstliche – aber zeitaufwendige – erfordern zu verstehen, was der Umfang kann und wie es es tut. Und dieses Teleskop kostet so viel wie ein hochwertiger Großbildfernseher! Aber das Universum zahlt Ihnen zurück, viele Male, in himmlischen Trophäen, die Sie wirklich nicht auf andere Weise beissen können.

Durchschnittspreis: $ 629.95

  • Reflektor / AltAz / Stativ / Go-To
  • Einfachste Installation; völlig selbstausrichtend am Himmel

Das Celestron SkyProdigy 130 ist das erste Verbraucherteleskop, das eine vollautomatische Ausrichtung bietet. Sobald Sie es unter dem Nachthimmel aufgestellt haben, dauert es etwa 3 Minuten, bis sich das Zielfernrohr wiederfindet. Dann können Sie das kabelgebundene Tastenfeld verwenden, um diesen hochwertigen Newtonschen Reflektor zu betreiben. Der SkyProdigy wird mit zwei 1,25-Zoll-Kellner-Okularen (25 mm und 9 mm) geliefert. Der schön bearbeitete Okularauszug kann auch 2-Zoll-Okulare aufnehmen.

Durchschnittspreis: $ 699.99

  • Reflektor / AltAz / Dobsonian
  • Die meisten "Big Bang" für Ihr Geld; größte Öffnung

Kaufen Orion 10018 SkyQuest XT8i IntelliScope Dobson-Teleskop auf Amazon.de

Orions SkyQuest ist ein 8-Zoll (203 mm) Dobson-Teleskop. Es ist ein großer, leichter Eimer mit einem erstklassigen Primärspiegel, der sich hervorragend dazu eignet, die alten, müden Photonen entfernter Galaxien und Nebel einzufangen. Solange Sie keine Langzeitbelichtungen einnehmen, ist der SkyQuest ein großartiges Werkzeug. Seien Sie sich auch bewusst, dass es sich um ein Kit handelt: Sie müssen die Höhen-Azimut-Halterung zusammenschrauben, die optische Kipptube aufsetzen und noch ein paar weitere Teile zusammenbauen. Aber es macht Spaß zu tun, und das Ergebnis ist ein wunderbarer Bereich, den Sie seit Jahrzehnten verwenden können.

Durchschnittlicher Preis: $ 179.00

  • Reflector / Manual AltAz / Stativ
  • Den Himmel ohne Computer absorbieren

Auf dem Weg zu bemerkenswerten Ansichten von Himmelsobjekten wird dieses manuell gelenkte Teleskop Ihnen zeigen, wie sich die Erde in Bezug auf den Rest des Universums bewegt, denn Sie müssen sich anpassen. seine Position von Hand, um Himmelsobjekte am Nachthimmel zu finden oder zu lokalisieren. Die meisten manuellen Teleskope (nicht "zum Losfahren") erfordern ein solches Lernen, aber dieses Modell macht es dank seiner feinen Bearbeitung und des eleganten Designs besonders lohnend. Das Erbe der Laboroptik von Meade erfüllt dieses Instrument. Sie werden sich nachts in die Schönheit des Himmels verlieben. Während des Tages sind Sie stolz auf das elegante und technische Aussehen Ihres Meade.

Weitere Optionen:

Levenhuk SkyMatic 135 GTA computergesteuerter Newtonscher Reflektor

[See All of the Best Telescopes for Hobbyists and Learners]


Durchschnittspreis: 699,00 $

  • Refraktor (Stativ separat erhältlich)
  • Klarstes und schärfstes Kompaktteleskop

Kaufen Celestron 52306 Regal M2 100ED Spektiv auf Amazon.de

Die Spektive von Celestron 52306 Regal M2 100ED sind für ihre robuste Tragbarkeit bekannt und werden von Sportlern und Outdoor-Enthusiasten bevorzugt. Jetzt bringt Ihnen Celestron ein Spektiv, das auch für die Astronomie gut geeignet ist. Der Regal M2 100ED kann eine lebenslange visuelle Erinnerung in seinen 19,25-Zoll (48,9 Zentimeter), 8,6-lb ziehen. (2,1 Kilogramm) Rahmen. Der Körper des M2 ist aus einer leichten Magnesiumlegierung gegossen. Sie müssen ein Stativ separat kaufen und möglicherweise ein 1,25-Zoll-Astronomie-Okular oder zwei für skywatching.

Durchschnittlicher Preis: $ 214.95

  • Refraktor / Kleines Stativ
  • Günstigstes Kompaktteleskop

Kaufen Levenhuk Blaze 90 Spotting Scope Vollvergütete Optik 30-90x wasserdicht mit Stativ und Gehäuse auf Amazon.de

Levenhuk's Blaze 90 Spektiv lässt Sie 3,5 Zoll (9 cm) Starlight-Snagging-Blende in Ihre Go-Anywhere-Tasche packen. Für etwa ein Fünftel der Kosten von Celestron M2 100ED, können Sie etwa drei Viertel der Nervenkitzel bekommen, wenn Sie den Levenhuk kaufen. Versuchen Sie es mit Orions Heavy-Duty-Modellstativ zu kombinieren. Die Blaze 90 kommt in einem hochfunktionellen Feldtasche, die aus robusten ballistischen Nylon gebaut ist.

Weitere Optionen:

Levenhuk Strike 90 Plus Refraktor für Dach-Astronomie

Celestron NexStar 4SE Catadioptric / AltAz / Gehe zu

Celestron TravelScope 60 – Nationalpark Ausgabe

[See All of the Best Small, Portable Telescopes]


Durchschnittspreis: $ 379,00

  • Maksutov-Cassegrain / AltAz Stativ / Go-To
  • Innovativstes, zukunftssicheres und "digital"

kommt auch als Refraktor zum ungefähr gleichen Preis:

Durchschnittspreis: $ 349.95

  • Refraktor / AltAz Stativ / Go

Die Celestron AstroFi-Teleskope nehmen ihre Beobachtungsbefehle von Ihrem Apple- oder Android-Smartphone oder -Tablet über die kostenlose SkyPortal-App (App Store oder Google Play) entgegen. Sie benötigen keinen Zugang zu einem Netzwerk, da Ihr neues AstroFi-Oszilloskop ein eigenes hat. Es funktioniert sogar dort, wo Ihre Mobilfunknetze nicht funktionieren. Die 3,5-Zoll (90 mm) Refraktor-Version dieses Teleskops ist unsere Wahl für die Beobachtung von Planeten. Die 4-Zoll (102 mm) Maksutov-Cassegrain-Hybridversion löst wunderbar winzige Punktquellensterne auf. Und es gibt einen etwas teureren AstroFi 5-Zoll (130 mm) Newton-Reflektor, der Ihnen die größte Öffnung und damit den detailliertesten Blick in das Universum bietet, aus dieser Familie von Zielfernrohren. Achten Sie darauf, das leichte Aluminium-Stativ nicht zu biegen.

Durchschnittspreis: $ 369.95

  • Refraktor (andere Typen verfügbar) / GoTo AltAz Mount
  • Auch für terrestrische Ziele geeignet

Meade ist zu Recht stolz auf das Erbe seiner optischen Komponenten und sorgfältige Bearbeitung. In der Tat sind die sauberen Lichtdurchlässigkeitseigenschaften dieses StarNavigator 102 aufgrund eines etwas besseren Glasgusses und einer besseren Linsenbeschichtung als bei Wettbewerbern hervorragend. So ist die Gesamtbauqualität seiner Mechanik. Und die durchdachte Software und das Interface des Bordcomputers machen es einfach, Sternenlicht vom Himmel zu holen. Sie können pro Sitzung mit einem computergesteuerten Teleskop mehr Ziele erreichen als mit einem manuellen Bohrgerät, und dieses ist besonders freundlich und einfach zu bedienen.

Durchschnittspreis: $ 339,99 (oder $ 499,99 für IntelliScope Modell)

  • Reflektor / AltAz Rocket Box
  • Einfachste Bedienung; verschlingt große Photonen-Schläge

Orion StarBlast 6i IntelliScope Reflektor-Teleskop auf Amazon.de kaufen

Wenn Sie Ihrem Handy entkommen und sich auf den Himmel konzentrieren möchten, ist Orions StarBlast 6 Dobson-Reflektor vielleicht Ihr Ticket. Der 6-Zoll (15 cm) Spiegel ist breit genug, um Lichtwellen von vor Millionen von Jahren oder von wenigen Sekunden verschlingen zu können. Im Gegensatz zu vielen Dobsonians, die StarBlast springt aus seinem Versandkarton bereit zu arbeiten, wodurch es ein schönes Geschenk zu kaufen.

Weitere Optionen:

Levenhuk Skyline 60 x 700 (Best Value für junge Anfänger )

[See All of the Best Telescopes for Beginners]


Durchschnittspreis: $ 199.99

  • Reflektor / AltAz "Rock and Roll" Plattenspieler
  • Bestes Geschenk unter 200 $ und hilft Entwicklungsländern

Geben Sie dieses OneSky-Teleskop Als Geschenk (auch an dich selbst!) spenden Sie automatisch eine Spende an die gemeinnützigen Astronomen ohne Grenzen (AWB). Junge Wissenschaftsstudenten in der ganzen Welt profitieren von verbesserten Bildungsprogrammen, wenn Sie Ihr Astronomie-Hobby genießen. Wir sind alle unter einem Himmel.

Und Sie erhalten ein außergewöhnlich gutes Teleskop: 130 mm Öffnung, hochwertiges Glas, zwei Plossl-Okulare und ein innovatives, kompaktes Design. Es handelt sich um einen Traversenrohr-Newton-Reflektor auf einer einfach zu bedienenden Höhen-Azimut-Montierung mit einem eingebauten Handgriff. Wir lieben dieses Teleskop wirklich.

Durchschnittspreis: $ 139.95

  • Refraktor / AltAz Stativ
  • Ein klassisches "Fernglas" plus ein buntes Lernset

Kaufen Sie Levenhuk Strike 80 NG Teleskop achromatischen Refraktor 80 mm auf Amazon.com

Eine haltbare optische Röhre, starke Halterung und Edelstahl-Stativ mit Zubehör-Fach, zusammen mit zwei Okularen und einer Barlow-Linse, ergeben einen hervorragenden Wert. Levenhuk bietet diesen 3-Zoll-Blendenrefraktor (80 mm) – nicht sehr anders als der alte Galileo – auf einem Höhen-Azimut-Joch an. Es ist ein einfaches und solides Instrument.

Weitere Optionen:

Levenhuk Skyline 130 x 900 EQ Reflektor / Äquatorial

Celestron ExploraScope 60AZ NPF Edition Langrohr Refraktor / AltAz

[See All of the Best Inexpensive Telescopes]


Hier ist die tiefe Wahrheit der Teleskope: Es spielt keine Rolle, welchen Preis Sie zahlen, um in die Amateurastronomie zu kommen. Teleskope sammeln Licht. Und, ja, mehr Licht – oder reineres Licht – ist besser.

Aber sobald du dich auf die Realität einstellst, dass das Universum direkt zu dir kommt – dich zu treffen, wo immer du bist, solange du aufschaust – wirst du nie mehr dieselbe sein. Sobald Sie beginnen, mit einem Teleskop zu beobachten, werden Sie wahrscheinlich nie aufhören.

Mögen die Photonen bei Ihnen sein.

Wenn Sie einmal ein großartiges Teleskop ausgewählt haben, möchten Sie vielleicht auch nachschauen, was Sie sonst noch brauchen könnten, indem Sie unseren Astronomie-Guide: Tools, Tipps und Ausrüstung verwenden.

Die schöne Intelligenz von Mikroben sehen


Intelligenz ist nicht eine Eigenschaft, die leicht auf Mikroben zurückzuführen ist. Es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass Bakterien, Schleimpilze und ähnliche einzellige Lebensformen Bewusstsein, Verständnis oder andere Fähigkeiten haben, die im wirklichen Intellekt impliziert sind. Vor allem aber, wenn diese Zellen in großer Zahl kommunizieren, entstehen ihre erstaunlichen kollektiven Talente zur Lösung von Problemen und zur Kontrolle ihrer Umwelt. Diese Verhaltensweisen können genetisch in diese Zellen durch Milliarden von Jahren der Evolution kodiert sein, aber in diesem Sinne unterscheiden sich die Zellen nicht so sehr von Robotern, die darauf programmiert sind, auf anspruchsvolle Weise auf ihre Umgebung zu reagieren. Wenn wir von künstlicher Intelligenz sprechen können, ist es vielleicht nicht übertrieben, auf die unterschätzte zelluläre Intelligenz der ersteren zu verweisen.

Quanta Magazine


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Über

Originalgeschichte mit Genehmigung von Quanta Magazine, eine redaktionell unabhängige Publikation der Simons Foundation, deren Aufgabe es ist, das öffentliche Verständnis von Wissenschaft zu erweitern, indem Forschungsentwicklungen und Trends in Mathematik und den Natur- und Lebenswissenschaften abgedeckt werden.

Unter dem Mikroskop Intelligenz offenbart sich mit spektakulärer Schönheit. Seit 1983 leitet Roberto Kolter, Professor für Mikrobiologie und Immunbiologie an der Harvard Medical School und Co-Direktor der Microbial Sciences Initiative, ein Labor, das diese Phänomene untersucht hat. In den letzten Jahren hat es auch Techniken zur Visualisierung entwickelt. Im fotografischen Aufsatzbuch Leben am Rande des Blicks: Eine fotografische Untersuchung der mikrobiellen Welt (Harvard University Press), veröffentlicht im September, Kolter und sein Co-Autor, Scott Chimileski, ein Forschungsstipendiat und Imaging Spezialist in seinem Labor, bieten eine Wertschätzung von Mikroorganismen, die sowohl wissenschaftlich als auch künstlerisch ist, und das gibt einen Einblick in die zellulären Wunder, die buchstäblich unter den Füßen sind. Bilder aus dem Labor sind auch in der Ausstellung Welt in einem Tropfen im Harvard Museum of Natural History zu sehen. Diese Ausstellung wird Anfang Januar abgeschlossen, aber es folgt eine breitere Ausstellung, Microbial Life die im Februar eröffnet werden soll.

Hohe Vergrößerung des Schleimpilzes Physarum polycephalum zeigt die Zytoplasma pumpt wütend durch seine riesige Einzelzelle.

Scott Chimileski / Roberto Kolter

Diese zytoplasmatische Strömung ermöglicht es dem Schleimpilz, sich zu Nährstoffen vorzudrängen und möglicherweise eine Oberfläche abzudecken.

Scott Chimileski / Roberto Kolter

Schleimpilz Physarum polycephalum qualifiziert sich manchmal kaum als Mikroorganismus: Wenn es während des aktiven, amöboiden Stadiums seines Lebenszyklus über die Laubstreu eines Waldbodens sickert, kann es wie eine Pfütze gelblichen Schleims aussehen. zwischen einem Zoll und einem Meter über. Trotz seiner Größe ist Physarum eine riesige Einzelzelle mit Zehntausenden von Kernen, die in einer ununterbrochenen Masse von Zytoplasma schwimmen. In dieser Form ist Physarum ein ausgezeichneter Jäger. Wenn Sensoren an ihrer Zellmembran gute Nährstoffquellen erkennen, beginnen kontrahierende Netzwerke von Proteinen (die eng mit denen im menschlichen Muskel verwandt sind), Cytoplasma-Ströme in diese Richtung zu pumpen, wodurch der Schleimpilz zu dem gedrängt wird, was er benötigt.

Physarum geht nicht nur reflexartig auf Nahrung zu. Während es sich in eine Richtung bewegt, werden Signale, die durch die Zelle übertragen werden, davon abgehalten, auf weniger aussichtsreichen Wegen kontraproduktiv zu sein. Darüber hinaus haben Schleimpilze ein System entwickelt, um ihr Terrain im Wesentlichen zu kartieren und sich zu merken, wohin sie nicht gehen: Während sie sich bewegen, hinterlassen sie eine durchsichtige chemische Spur, die ihnen sagt, welche Gebiete es nicht wert sind, sie zu besuchen.

erkundet ein Gebiet und stellt fest, dass es an Nährstoffen mangelt, hinterlässt eine chemische Spur als eine Art externalisiertes Gedächtnis, das dem Schleimpilz sagt, nicht dorthin zurück zu gehen.

Scott Chimileski / Roberto Kolter

Beobachtet durch ein Mikroskop, schwebend in Flüssigkeit auf Dias, in ihrer Einfachheit erschienen sie wie die Archetypen primitiver, einsamer Zellen. Die Wahrheit ist jedoch, dass in der Wildnis die meisten Bakterien sehr gesellig sind. Einige Bakterien schwimmen als einsame Individuen durch ihre Umgebung, aber die meisten Bakterienzellen – und die meisten Bakterienarten – ziehen es vor, in kompakten Gesellschaften zu leben, die Biofilme genannt werden, die an Oberflächen verankert sind. (Die einzelnen Schwimmer repräsentieren oft Ableger von Biofilmen und versuchen, neue Orte zu besiedeln.)

In einer hochauflösenden rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme eines Pseudomonas aeruginosa Biofilms sind die einzelnen stabförmigen Bakterien durch haarähnliche Strukturen namens pili.

Scott Chimileski / Roberto Kolter

Bacillus Bakterien sezernieren eine extrazelluläre Matrix, die die Zellen umhüllt und ihnen hilft, eine strukturiertere Gemeinschaft zu bilden.

Steve Minsky

Biofilme sind nicht nur dichte Ansammlungen von Bakterienzellen. Sie haben ausgefeilte funktionale Strukturen, innen und außen, die der kollektiven Bestimmung der Zellen dienen, wie in den Bildern unten zu Pseudomonas aeruginosa zu sehen ist. Der Biofilm wird mit Kongorot gefärbt, der an die extrazellulären Matrixproteine ​​bindet, die die Bakterien als Gerüst für ihre Gemeinschaft absondern. Die tief faltige Oberfläche des Biofilms maximiert die Fläche, durch die die Bakterien Sauerstoff aufnehmen können; es hilft ihnen wahrscheinlich auch, Nährstoffe zu sammeln und Abfallprodukte effizient freizusetzen.

Da sich dieser Pseudomonas Biofilm ausdehnt, entwickelt er eine komplexere interne Struktur. Bakterien in verschiedenen Teilen ihrer Masse können auch spezialisiertere Funktionen entwickeln.

Scott Chimileski / Roberto Kolter

Innerhalb des Biofilms teilen sich die Bakterien die Arbeit, die Kolonie zu erhalten und sich in Formen zu differenzieren, die auf ihre Funktion spezialisiert sind. In diesem Biofilm des gemeinen Bodenbakteriums Bacillus subtilis sezernieren zum Beispiel einige Zellen extrazelluläre Matrix und verankern sich an der Stelle, während einige beweglich bleiben; Zellen an den Rändern des Biofilms können sich zum Wachstum teilen, während andere in der Mitte Sporen freilegen, um harte Bedingungen zu überleben und neue Standorte zu besiedeln.

Die gefaltete Struktur dieses Bacillus subtilis Biofilms hilft sicherzustellen, dass alle die Bakterien darin haben Zugang zu Sauerstoff (links). Ein digitales, gescanntes Modell des Biofilms zeigt, wie die bakterielle Gemeinschaft ihre Struktur in drei Dimensionen variieren kann (rechts).

Scott Chimileski und Roberto Kolter

Man könnte sich fragen, warum natürliche Selektion dieses kollektive Verhalten begünstigt hätte, anstatt mehr grassierender Individualismus unter den Zellen. Ein Teil der Antwort könnte das sein, was evolutionäre Theoretiker als inklusiv Fitness bezeichnen: Insofern die Bakterien in einem Biofilm verwandt sind, werden individuelle Opfer durch die Zunahme der Fitness gegenüber den Millionen von Cousins ​​jeder Zelle ausgeglichen. Es kann aber auch sein, dass jede Rolle im Biofilm ihre Vorteile hat: Zellen am Rand sind am meisten Gefahren ausgesetzt und müssen sich wütend vermehren, um den Biofilm auszudehnen, aber sie haben auch Zugang zu den meisten Nährstoffen und Sauerstoff. Zellen auf der Innenseite hängen von anderen für ihre Lebensrationen ab, aber sie können länger überleben.

Die Oberflächen, über die Biofilme wachsen, sind nicht immer fest. Diese B. subtilis bilden ein Pellicle – eine Art schwimmender Biofilm an der Grenzfläche zwischen Wasser und Luft. Die genetischen Pfade, die bei der Bildung eines Pellikels eine Rolle spielen, sind im Wesentlichen die gleichen wie beim Wachstum über Steine ​​hinweg, obwohl sie auf die Veränderungen in ihrem Lebensraum reagieren können, indem sie die exakte Proteinmischung in der extrazellulären Matrix nach Bedarf verändern.

Bakterien können wachsen auch auf nicht soliden Oberflächen, wie dies B. subtilis Kultur zeigt sich durch die Bildung eines Pellikels oder eines schwimmenden Biofilms über der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche in einem Becherglas.

Scott Chimileski / Roberto Kolter

Ausgedehntes Wachstum ist nicht der einzige Weg, auf dem sich mikrobielle Gemeinschaften bewegen können. Unten, B. subtilis beschäftigt sich mit einem Verhalten, das dendritisches Schwärmen genannt wird, bei dem Zellen in sich verzweigenden Säulen, die eine Oberfläche effizient pflastern können, schnell nach außen drücken. Biofilme schwärmen, wenn sie erkennen, dass sie sich in einer nährstoffreichen Umgebung befinden: Das Schwärmen hilft einem Biofilm, dieses wertvolle Territorium auszuschöpfen, bevor es konkurrierende Gemeinschaften können.

Mindestens zwei wichtige Veränderungen in der Differenzierung der Zellen in einem Biofilm .. Erstens entwickeln bewegliche Zellen an der Peripherie des Films zusätzliche Flagellen, die es ihnen ermöglichen, energischer zu schwimmen. Zweitens beginnen einige Randzellen auch mit dem Abscheiden von Tensid, einem schlüpfrigen Material, das den beweglichen Zellen schneller über die Oberfläche gleitet.

Wenn Biofilme in flachen Laborschalen wachsen, bleiben die dendritischen Säulen von schwärmenden Biofilmen deutlich Spule in und umeinander, aber sie kreuzen sich nicht. Dies scheint zum Teil darauf zurückzuführen zu sein, dass sich das Tensid als Barriere um die Biofilmäste herum ansammelt. In ähnlicher Weise können einige Bakterien unter Laborbedingungen in terrassierten Strukturen schwärmen. Welche Auswirkungen diese Option auf Bakterien in der Natur hat, ist immer noch ein Rätsel.

Diese Bakterien beteiligen sich an dem Verhalten des dendritischen Schwärmens, das es einer mikrobiellen Gemeinschaft ermöglicht, sich schnell in wünschenswerte, ressourcenreiche Umgebungen auszudehnen.

Chimileski / Roberto Kolter

Ein weiteres Verhalten von Biofilmen, die unter Laborbedingungen wachsen, ist die Spiralwanderung, die im Zeitraffer-Video von Bacillus mycoides gezeigt wurde. Diese Bakterienzellen wachsen in langen Ketten oder Filamenten, die sich entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn kräuseln. Die spezifischen Vorteile dieser spiralförmigen Bewegung werden laut Chimileski noch untersucht, aber sie müssen beträchtlich sein, weil B. mycoides zeichnet sich durch die Übernahme verfügbarer Umgebungen aus. " Bacillus mycoides ist eine der einfachsten Bakterienarten, die aus dem Boden kultiviert werden", erklärte er. Wenn Wissenschaftler Mikroben aus dem Boden isolieren und sie auf Agarschalen wachsen lassen, insbesondere bei Raumtemperatur, "breiten sich die Mycoide oft über die gesamte Platte aus und überholen alle anderen Organismen. Aus diesem Grund wird es für viele Mikrobiologen als eine Art "lästige Spezies" angesehen. "

Interessant ist, dass die Richtung der spiralförmigen Wanderung – im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn – eine erbliche Eigenschaft ist: Verschiedene Bakterienstämme , sogar innerhalb der gleichen Spezies, Spirale in verschiedene Richtungen. Es ist ein weiteres Beispiel dafür, wie Bakterien, die Anweisungen in ihrer individuellen DNA befolgen, Problemlösungsverhalten zeigen können, die auf der kollektiven Ebene von Biofilmen überraschend komplex und anpassungsfähig sind.
Diese geometrischen und vermutlich funktionellen Muster, die Biofilme in der Kultur hervorbringen, sind faszinierend schön. Doch Chimileski merkt an, dass es noch viel zu entdecken gibt, wenn es darum geht, Verhalten im Labor auf natürliche mikrobielle Gemeinschaften zu übertragen.

Chimileski weist darauf hin, dass "die meisten natürlichen Biofilme Ökosysteme mehrerer Spezies sind und Zellen in natürlichen Biofilmen normalerweise langsamer wachsen" "Er fuhr fort:" Ich denke gerne an die Art und Weise, wie wir Bakterien in einer Petrischale wachsen lassen, wo eine einzige Spezies von selbst ist und alles hat, was sie braucht, um bei optimalen Temperaturen zu wachsen. der Organismus. "Unter Laborbedingungen können Forscher untersuchen, welche Gene an komplexen multizellulären Verhaltensweisen beteiligt sind, und sie können den Nutzen für die Fitness der Bakterienspezies messen. Aber in natürlichen Umgebungen bilden sich Biofilme wegen der begrenzten Nährstoffe oder der Konkurrenz mit anderen Arten normalerweise nicht genau so wie im Labor. "Die gleiche Biologie könnte also auf einem Bodenpartikel in Ihrem Hinterhof in kleineren Maßstäben und über längere Zeiträume auftreten", sagte er, auch wenn es weniger leicht zu visualisieren ist.

Spiralmigration ist ein Verhalten, das von den sehr erfolgreiches Bodenbakterium Bacillus mycoides . Gemeinschaften dieser Zellen dehnen sich aus, indem sie lange Filamente von Zellen bilden, die sich entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn winden – eine Orientierung, die streßspezifisch und genetisch determiniert ist.

Biofilmverhalten zeugen von der Kapazität und Offenheit von Bakterien zu Kollektiven – aber diese Offenheit hat Grenzen, wie in dieser Kultur mit mehreren zusammenlebenden Biofilmen gezeigt. Hier verschmelzen benachbarte Biofilme, die aus den gleichen Bakterien oder eng verwandten Stämmen bestehen. Aber die angrenzenden Biofilme, die sich aus divergierenden Bakterien zusammensetzen, halten sich deutlich und versuchen vielleicht sogar, sich gegenseitig zu eliminieren oder zu kontrollieren.

Biofilme sind so intolerant gegenüber anderen Stämmen und Spezies, weil sie beträchtlich in die Produktion von Tensiden, extrazellulärer Matrix und anderem investieren. Moleküle, die Bakteriologen als öffentliche Güter klassifizieren – solche, die die Bakterien für andere Mitglieder ihrer Gemeinschaft absondern. Die Bakterien hüten diese eifersüchtig, da nicht verwandte freilebende Zellen stark von ihrer ersten Verwendung profitieren könnten.

Biofilme lehnen solche Trittbrettfahrer auf unterschiedliche Weise ab. Zum Beispiel die B. Subtilis Kolonien in diesem Bild verfolgen eine Strategie der "Verwandtschaftsdiskriminierung", bei der sie antibiotische Verbindungen absondern, die für andere Spezies, nicht aber für ihre eigenen toxisch sind. Proteus mirabilis Bakterien verteidigen ihre Interessen auf eine andere Art und Weise, basierend auf "Selbsterkenntnis": Die P. Mirabilis Biofilme untersuchen eindringende Zellen, stechen irgendwelche von einer anderen Spezies mit einer pearlartigen Struktur ab und injizieren sie mit Giften, die fast alle, aber eng verwandte Spezies töten.

Mehrere verschiedene Stämme von B. subtilis wachsen in dieser Schale nebeneinander. Da die Biofilme unterschiedliche Bakterienstämme diskriminieren, können sie mit engen Verwandten kompatibel verschmelzen, aber Grenzen zu anderen bilden.

Scott Chimileski

Die Farben, die in der Biofilmkultur von Streptomyces coelicolor im Video erscheinen unten reflektieren natürliche Pigmente, die die Bakterien produzieren. Der Wert der Pigmente für die Biofilme ist nicht ganz klar, aber wahrscheinlich nicht an ihre Farbe gebunden. Vielmehr sind diese Pigmentmoleküle oft auf verschiedene Weise bioaktiv. "Das blaue Pigment in diesem Video ist Actinorhodin, das technisch gesehen ein Antibiotikum ist", sagte Chimileski, fügte aber hinzu, dass der Begriff in diesem Zusammenhang irreführend sei. "Tötung oder Wachstumshemmung tritt normalerweise nur in sehr hohen Konzentrationen auf, relativ zu dem, was draußen in der Natur ist." Aus diesem Grund, so sagte er, "gibt es eine aufkommende Ansicht, dass das Töten wahrscheinlich nicht die ökologische Funktion vieler oder der meisten Antibiotika ist. Vielmehr fungieren diese bioaktiven Moleküle als Signale oder Entwicklungshinweise für andere Zellen.

Diese Ansicht findet sich auch in einer Notiz von Gleb Pishchany, einem anderen Forscher in Kolters Labor, der untersucht, wie verschiedene Arten von Bakterien zusammenleben. "Eine faszinierende Möglichkeit ist, dass Streptomyces in natürlichen Ökosystemen Pigmente und andere bioaktive Moleküle" in "niedrigeren Konzentrationen als Signale verwendet, die zwischen mikrobiellen Gemeinschaften verschiedener Spezies ausgetauscht werden", schrieb er. Die Pigmente können dazu beitragen, zusammenlebende Bakteriensammlungen in den weniger nachbarschaftlichen Instinkten des jeweils anderen zu zügeln und dadurch eine kooperativere und fruchtbarere Gemeinschaftlichkeit aufrechtzuerhalten.

In dieser pulvrigen Kolonie von Streptomyces coelicolor kommt die Pigmentierung von Actinorhodin, ein Molekül mit antibakterieller Wirkung. Biofilme können bioaktive Pigmente als Signale zur Steuerung des Verhaltens anderer Mikroorganismen in ihrer gemeinsamen Umgebung verwenden.

Diese eindrucksvollen Aufnahmen von Mikrobengemeinschaften wurden von DSLR-Kameras aufgenommen. Chimileski sammelt seine Standbilder mit Makroobjektiven während der Arbeit an der Bank, während die Videos in einem Inkubator für die Zeitraffermikroskopie erstellt werden. Er stellt die Kamera so ein, dass sie alle 10 Minuten ein Bild aufnimmt, obwohl er die Frequenz auf jede Minute oder zwei erhöht, wenn das Verhalten schneller geschieht, wie z. B. die Bewegungen von Schleimpilzen. Infolgedessen werden die Bewegungen der Mikroben in diesen Videos typischerweise zwischen dem 5.000 und dem 50.000-fachen ihrer tatsächlichen Geschwindigkeiten beschleunigt. Chimileski verwendet keine falschen Farben, um die Bilder zu verschönern: Abgesehen von der Verwendung von Farbstoffen zur Färbung der extrazellulären Matrix in einigen Kulturen zeigt er die natürliche Färbung der Mikroorganismen.

Chimileski züchtet typischerweise Bakterienkolonien bei 30 ° C, einer Temperatur, bei der Er kann mehrere Wochen lang Bilder von langsamer wachsenden Arten sammeln. Obwohl die Hitze und die Feuchtigkeit, die für Biofilmwachstum geeignet sind, für Kameras nicht ideal sind, sagte er, dass die Ausrüstung für extremere Bedingungen eingestuft wird. Die wenigen Kameras, die eine Fehlfunktion hatten, taten dies aus einem mechanischen Grund: Die Anzahl der Schüsse, die er braucht, um mikrobielles Verhalten zu dokumentieren, ist so groß, dass die Rollläden der Kameras nach Hunderttausenden von Klicks schließlich zusammenbrechen.

Original Diese Geschichte wurde mit freundlicher Genehmigung des Quanta Magazins abgedruckt, einer redaktionell unabhängigen Publikation der Simons Foundation, deren Aufgabe es ist, das öffentliche Verständnis von Wissenschaft zu erweitern, indem Forschungsentwicklungen und Trends in Mathematik und den Natur- und Lebenswissenschaften abgedeckt werden.

R2-D2 Actionfigur kann "Star Wars" Galaxie erkunden


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 Black Friday-Deal: R2-D2-Actionfigur kann "Star Wars" -Galaxie erkunden
Credit: Sphero

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Original veröffentlicht am Live Science.

Autor Bio


 Jeanna Bryner

Jeanna Bryner, Redakteurin für Live Science

Bevor Jeanna Bryner Chefredakteurin wurde, arbeitete sie drei Jahre lang als Reporterin für Live Science und SPACE.com. Zuvor war sie Redaktionsassistentin bei Scholastic im Science World Magazin. Jeanna hat einen Abschluss in Englisch von der Salisbury University, einen Master in Biogeochemie und Umweltwissenschaften von der University of Maryland und einen Abschluss in Wissenschaftsjournalismus von der New York University. Folgen Sie Jeanna auf Google+.

Lego Schöpfer Space Shuttle Explorer


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E-Mail Tariq Malik an tmalik@space.com oder ihm folgen @tariqjmalik und Google +. Folgen Sie uns @Spacedotcom Facebook und Google+ . Originalartikel über Space.com.

Ihre Black Friday-Buchliste 2017: Acht essentielle Wissenschaft liest


Die Feiertage sind Hauptlesesaison. All diese Reisen und das Essen nach dem Essen geben Ihnen viel Zeit, um die Bücher zu lesen, die sich im letzten Jahr auf Ihrem Nachttisch stapeln. Seien Sie einfach sicher, einen guten zu greifen. Dein Körper wird bereits voll von leeren Kalorien sein – du willst nicht, dass dein Gehirn auch mit Müll vollgestopft wird.

Endurance von Scott Kelly

Als Scott Kelly im März 2016 zur Erde zurückkehrte, wurde der stolze Besitzer eines großen Weltraumrekords: Er hatte den einzigen längsten Raumflug – 340 Tage – jemals von einem Amerikaner unternommen. In seinem neuen Buch Endurance hält sich der Veteranastronaut auf, was es braucht, um sich so lange auf den Weltraum vorzubereiten und zu leben. Das Ergebnis: Der Raum ist komisch. Und willst du nicht die Details wissen? Wie, oh, ich weiß nicht, dass die Internationale Raumstation nach Gefängnis riecht? Ja. Ja, das tust du.

Soonish von Kelly & Zach Weinersmith

Die Zukunft vorauszusagen ist undankbar und hart und oft schlecht beraten – aber das hielt Wissenschaftler Kelly Weinersmith und Cartoonist Zach Weinersmith nicht davon ab, damit zu experimentieren. Ein flüchtiger Blick in eine Zukunft, die Raumaufzüge und Gehirn-Computer-Schnittstellen und programmierbare Materie beinhalten kann oder auch nicht. In ihr durchforstet sie die Berge der Literatur und wählt die Gehirne der Forscher an der Spitze von Dingen wie Bioprinting (wie 3-D-Druck, nur mehr Bio) und Augmented Reality (wie Realität, nur mehr erweitert), die noch skeptisch werden überschwänglicher Blick auf die Technologien von morgen.

Kontakt aufnehmen: Jill Tarter und die Suche nach außerirdischer Intelligenz von Sarah Scoles

Wenn Menschen jemals Außerirdische finden – oder wenn Außerirdische uns jemals finden – wird es wahrscheinlich eine Konsequenz sein. von der Arbeit von Jill Tarter. Als ehemaliger Direktor des SETI-Instituts, ein hervorragender Radioastronom und Inspiration für die Hauptfigur in Carl Sagans Kontakt widmet sich Tarter ihrem Leben und Werk der Suche nach dem Leben im Raum. In Making Contact verwebt WIRED Mitwirkende Sarah Scoles Tarrers Geschichte mit der Wissenschaft, der Philosophie und der Politik, die die ständige Bemühung stützen, das Leben im Universum und in der Menschheit mit ihr zu verstehen – ob wir alleine oder nicht sind

Salz, Fett, Säure, Hitze von Samin Nosrat

Ein wissenschaftliches Kochbuch? Ja. Ein wissenschaftliches Kochbuch. Samin Nosrat's Ode an seine namensgebenden Komponenten ist hell auf Rezepten und schwer auf einsichtige Exposition gegenüber Salz, Fett, Säure und Hitze – die grundlegenden Zutaten für jedes Gericht. Indem sie versteht, wie sie handeln und interagieren, behauptet sie, können Sie lernen, nicht nur Anweisungen zu folgen, sondern wirklich zu kochen, auf diese schwer fassbare, improvisierte Weise, von der Sie wissen, dass Sie darüber fantasieren. Hervorragende Illustrationen, Diagramme und Charts von Wendy MacNaughton verschaffen dem Informationsansatz Raum, ohne das kulinarische Wissen zu beschwichtigen, das Nosrat ausführt.

Warum die Zeit vergeht: Eine höchst wissenschaftliche Untersuchung von Alan Burdick

Gibt es eine bessere Thema als Zeit? Ich behaupte, dass es das nicht gibt. Es gilt routinemäßig als das am häufigsten verwendete Nomen in Englisch. Aristoteles grübelte ausführlich über seine Subjektivität. Und Physiker, Philosophen und Neurowissenschaftler streiten sich bis heute um ihre Qualitäten. Aber in den Händen von New Yorker Personalautor Alan Burdick wird das Thema Zeit durch diese zwingende Mischung aus persönlichen Erfahrungen und fachübersetzten Forschungsergebnissen wiederbelebt.

Spineless: Die Wissenschaft der Quallen und die Kunst der Ein Rückgrat wachsen von Juli Berwald

Bevor sie für Publikationen wie National Geographic, Nature und WIRED schrieb, war Juli Berwald Ozeanwissenschaftlerin. Aber Quallen – diese gallertartigen, pulsierenden, wirbellosen Wassertiere – zogen sie zurück ins Meer. Quallen haben in den letzten Jahren eine Bevölkerungsexplosion erlebt, obwohl viele andere Komponenten der Ökosysteme der Meere versagt haben. In Spineless versucht Berwald zu verstehen, warum Gelees gediehen sind und was ihre unerwartete Reaktion auf einen sich verändernden Planeten für den Rest von uns bedeuten könnte.

Der Fluss des Bewusstseins von Oliver Sacks [19659003] Das zweite von Oliver Sacks 'posthum veröffentlichten Werk (das erste, Gratitude umfasste vier Aufsätze, die der Neurologe nach der Krebsdiagnose schrieb, die sein Leben beenden sollte), Der Fluss des Bewusstseins sammelt 10 Aufsätze über Themen, die von der Fehlbarkeit der Erinnerung bis zu Sigmund Freuds frühen Studien über Fische reichen. Fans des guten Arztes werden die Möglichkeit schätzen, eine Sammlung zu besuchen, die er kurz vor seinem Tod kuratiert hat: Die Schriften sind durchzogen von Sacks charakteristischer Neugierde und Verve, die esoterische Forschungen, prägnante Beobachtungen und intime Anekdoten in klare Ausstellungen über die natürliche Welt weben. und diejenigen, die es verstehen wollen.

Big Chicken von Maryn McKenna

Um die moderne Landwirtschaft zu verstehen, muss man das Huhn betrachten. In diesem umfassenden Exposé beschreibt die Journalistin Maryn McKenna, wie wachstumsfördernde Antibiotika einen kleinen Hinterhofvogel in das fette Geflügel verwandeln, das wir heute kennen. Das Buch zeigt auf, wie das populärste Fleisch in Amerika den Weg für industrielle Anbaumethoden und eine sich schnell ausbreitende Schar von arzneimittelresistenten Krankheiten frei machte. Gleiche Teile informativ, treibend und beängstigend, McKennas Arbeit ist die Art von Public Health Journalismus, die Sie tatsächlich lesen möchten.

Black Friday Deal: 23andMe DNA Test


Gehen Sie über Ihren Stammbaum hinaus, um die Vorfahrenmarker in Ihrer DNA aufzudecken, mit einem genetischen Testkit, das Sie zu Hause verwenden können. Der 23andMe DNA Test ist für den speziellen Black Friday Preis von $ 99,99 erhältlich, eine Ersparnis von 50% auf den Listenpreis. Ein einfacher Speicheltest sammelt Ihre DNA und die extrahierten genetischen Daten zeigen Ihre Ahnenzusammensetzung und sogar den Prozentsatz an DNA, den Sie mit Neandertalern teilen, die sich mit frühen Menschen kreuzten.

Das Kit enthält auch Analysen, die gesundheitsbezogene genetische Ursachen identifizieren können. Merkmale, wie Zöliakie, Alzheimer-Krankheit und Parkinson-Krankheit. Zusätzliche Berichte können anzeigen, ob das Subjekt Träger von genetischen Merkmalen wie Mukoviszidose, Sichelzellenanämie und hereditärer Schwerhörigkeit ist.

23andMe erhielt im April von der US-amerikanischen Arzneimittelzulassungsbehörde FDA die Zulassung für Kunden haben erbliche Eigenschaften, die sie für die Entwicklung genetischer Krankheiten in Gefahr bringen, so die Los Angeles Times. Das Vorhandensein eines genetischen Markers für eine Gesundheitsstörung bedeutet jedoch nicht notwendigerweise, dass die Person diese Krankheit entwickeln wird, berichtete die LA Times.

#BlackHoleFriday nimmt NASA durch Sturm


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 #BlackHoleFriday nimmt NASA durch Sturm

Künstlers Vorstellung eines Schwarzen Lochs mit einer Akkretionsscheibe und Strahlen des heißen Plasmas.

Credit: NASA / JPL-Caltech

Es ist Black Friday, und wenn Sie ein Raumfan sind, der dem Shopping-Wahnsinn entfliehen möchte, hat die NASA genau das Richtige für Sie: #BlackHoleFriday.

Zum fünften Mal in Folge zeigt die NASA ihr neuestes und großartigstes Schwarzes Loch Entdeckungen mit kosmischer Übernahme der Homepage und der Social-Media-Kanäle der Raumfahrtagentur

"Es mag der Black Friday-Shopping-Feiertag sein, aber für uns ist es die Space-Version – die fünfte jährlich #BlackHoleFriday " NASA-Beamte schrieben in einer Erklärung. "Heute veröffentlichen die Social Media Accounts und die Website der NASA Informationen über Schwarze Löcher, Regionen im Weltraum, in denen die Zugkraft der Schwerkraft so stark ist, dass das Licht nicht entweichen kann. In den letzten Jahren haben die Instrumente der NASA ein neues Bild von diesen seltsamen Objekten, die für viele die faszinierendsten Objekte im Raum sind. "

Sie können das Beste aus Ihrem #BlackHoleFriday bei NASA.gov hier herausholen. Und wenn Sie nach Space-Age-Swag suchen, veranstaltet der Store der European Space Agency einen aktuellen Black Hole Friday Sale online. Sie können sehen, was hier im ESAshop verfügbar ist.

Aber wenn Sie wirklich einkaufen müssen, hat auch Space.com für Sie gesorgt. Hier finden Sie unseren Black Friday und Geschenkgutscheine für Kinder und Erwachsene hier:

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 Tariq Malik

Tariq Malik, Space.com Leitender Redakteur

Tariq trat 2001 als Mitarbeiter bei Purchs Space.com Team bei Schriftsteller und späterer Redakteur, der sich mit der Raumfahrt, der Exploration und der Raumfahrt beschäftigt. 2009 wurde er Managing Editor bei Space.com. Bevor er zu Space.com kam, war Tariq Reporter bei der Los Angeles Times. Er ist auch ein Eagle Scout (ja, er hat das Verdienstabzeichen der Space Exploration) und ging als Kind viermal ins Space Camp und ein fünftes Mal als Erwachsener. Er hat Journalismus-Abschlüsse von der University of Southern California und der New York University. Um sein neuestes Projekt zu sehen, können Sie Tariq auf Google+, Twitter und auf Facebook folgen.

Galaktisches Glühen, eine dunkle Materie, deutet jetzt auf versteckte Pulsare


Im Jahr 2009 fanden Dan Hooper und seine Kollegen ein Leuchten aus dem Zentrum unserer Galaxie, das noch niemand zuvor bemerkt hatte. Nach der Analyse öffentlich zugänglicher Daten des Fermi Gamma Ray Space Telescope, das ein Jahr zuvor gestartet wurde, kam das Team zu dem Schluss, dass das Zentrum der Milchstraße mehr Gammastrahlen ausstrahlt als Astrophysiker.

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Originale Geschichte mit freundlicher Genehmigung des Quanta Magazins, einer redaktionell unabhängigen Publikation der Simons Foundation, deren Aufgabe es ist, das öffentliche Verständnis von Wissenschaft zu erweitern, indem Forschungsentwicklungen und Trends in Mathematik und den Natur- und Lebenswissenschaften abgedeckt werden. 19659006] Der Befund war so unerwartet, dass zu dieser Zeit nur wenige glaubten, dass es real sei. Es half nicht, dass Hooper kein Mitglied der Fermi-Kollaboration war, sondern eher ein Außenseiter, der die Daten, die das Fermi-Team veröffentlicht hatte, ausspionierte. Einer der Wissenschaftler, die an Fermi arbeiteten, nannte seine Arbeit "amateurhaft" und argumentierte, dass Hooper einfach nicht wusste, wie er die Daten richtig interpretieren sollte.

Doch als die Zeit verging, erkannten die Astrophysiker, dass es viel mehr Energie gibt. Strahlung, die durch die Galaxie strömt, als sie erklären könnten. Nur ein Jahr bevor Hooper begann, Fermi-Daten zu analysieren, hatte ein Gammastrahlendetektor in New Mexico namens Milagro eine Fülle von super-energetischen Gammastrahlen gefunden, die aus der gesamten galaktischen Ebene zu kommen schienen. Und 2014 fand das Alpha Magnetic Spectrometer, ein Experiment auf der Internationalen Raumstation, mehr Antimaterie, die durch die Galaxie strömte, als es in Betracht gezogen werden konnte.

Dan Hooper, ein Physiker an der Universität von Chicago und Fermilab, aufgedeckt Beweise für zusätzliche Gammastrahlen aus dem galaktischen Zentrum kommen.

Fermilab

Diese drei Anomalien – wenn real – zeigten, dass etwas im Universum vor sich ging, das wir nicht taten Ich weiß es nicht. Eine Reihe von Astrophysikern, darunter auch Hooper, begannen zu argumentieren, dass zwei dieser mysteriösen Signale ein astrophysikalisches Echo der dunklen Materie seien, der zutiefst mysteriösen Substanz, die etwa ein Viertel des Universums ausmachen soll.

Dieses Jahr, fast ein Jahrzehnt nach Mit dem Start des Fermi-Teleskops sind die Forscher fast zu einem Konsens gekommen. Erstens sind sich fast alle Astrophysiker einig, dass das Zentrum unserer Milchstraße viel mehr Gammastrahlung erzeugt, als unsere Modelle bekannter Gammastrahlenquellen vermuten lassen, sagte Luigi Tibaldo, ein Astrophysiker an der Stanford University und Mitglied der Fermi-Kollaboration. einmal "dilettantische" Behauptungen.

Zweitens ist diese zusätzliche Strahlung wahrscheinlich nicht auf dunkle Materie zurückzuführen. Eine Reihe neuerer Studien hat viele Forscher davon überzeugt, dass Pulsare – schnell rotierende Neutronensterne – alle drei Rätsel erklären können.

Das einzige Problem ist, dass niemand sie zu finden scheint.

Dunkle Materie-Tage

Das Zentrum der Galaxie ist ein überfüllter Ort, dicht mit Sternen, Staub und – vermutlich – dunkler Materie. Astrophysiker haben lange geglaubt, dass dunkle Materie wahrscheinlich aus Partikeln besteht, die nicht leicht mit gewöhnlicher Materie interagieren – so genannten "schwach wechselwirkenden massiven Partikeln" oder WIMPs. Gelegentlich können diese WIMPs miteinander kollidieren. Wenn sie es tun, könnten sie Gammastrahlen erzeugen. Vielleicht ist das genau das, was im galaktischen Zentrum vor sich geht, schlug Hooper im Jahr 2009 vor.

Die Theorie passte zu einer anderen Idee, die Hooper erst ein Jahr zuvor vorgebracht hatte. Im Jahr 2008 veröffentlichten er und drei Koautoren ein Papier, in dem sie Kollisionen von Neutralinos diskutierten – eine Art von WIMP-generierten Schauern exotischer Partikel, die dann zu Elementarteilchen zerfielen. Der Prozess würde die anomal hohen Grade an Positronen (das Antimaterie-Gegenstück zu Elektronen) erklären, die früher von einem weltraumgestützten Experiment namens Pamela gefunden wurden.

In diesem Fall war Hooper in guter Gesellschaft. Seit Pamelas ersten Ergebnissen haben "ohne Übertreibung" rund 1.000 Arbeiten versucht, das Positron-Exzess-Geheimnis zu erklären, sagte Tim Linden, ein Astrophysiker an der Ohio State University. Die Mehrheit dieser Artikel bevorzugte die Interpretation der dunklen Materie. Im Jahr 2014 wurden die Pamela-Ergebnisse durch Daten des AMS gestützt.

Das Alpha Magnetic Spectrometer, hier im Vordergrund der Internationalen Raumstation ISS, könnte schließlich die Debatte um Dunkle Materie gegen Pulsare ausgleichen.

Wieder andere Wissenschaftler begannen schnell Löcher in diese beiden Erklärungen auf der Grundlage der Dunklen Materie zu stecken. Im Falle des galaktischen Zentrums sollten WIMP-Kollisionen ein glattes, trübes Leuchten von Gammastrahlen erzeugen, wie ein Flutlicht, das durch dichten Nebel gesehen wird. Als Astrophysiker das Gammastrahlglühen jedoch im Detail untersuchten, fanden sie ein pointillistisches Patchwork aus Licht. Es schien so, als würden die Gammastrahlen von vielen einzelnen Punktquellen kommen.

Und wenn WIMPs all diese Positronen erzeugen, sollten sie auch viele Gammastrahlen erzeugen. Doch wenn Astronomen auf nahegelegene Zwerggalaxien blicken – die vermutlich eine riesige Menge dunkler Materie beherbergen – erscheinen die Gammastrahlen nicht.

Die Spannung in diesen dunklen Materie-Modellen zwingt Astrophysiker, etwas mehr astrophysikalisch prosaisch zu betrachten. Optionen.

Der Aufstieg von Pulsaren

Auch wenn die meisten Wissenschaftler ziemlich sicher sind, dass dunkle Materie existiert (auch wenn wir sie nicht direkt beobachten können), gelten die Modelle immer noch als exotisch. Was viel weniger exotisch ist, sind astrophysikalische Strahlungsquellen, die wir mit unseren Teleskopen tatsächlich erfassen können. Als die Daten begannen, den Fall der Dunklen Materie zu untergraben, begannen viele Forscher, einschließlich Hooper, eine viel banalere Erklärung in Betracht zu ziehen: Pulsare.

Tracy Slatyer, ein Physiker am MIT, fand, dass Pulsare den Gammastrahl erklären könnten. Glühen aus dem galaktischen Zentrum.

Katherine Taylor / Quanta Magazin

Pulsare sind ultra-dichte, schnell rotierende Objekte – Neutronensterne, die toten Kerne massereicher Sterne, die zur Supernova geworden sind. Sie senden Strahlungsstrahlen aus, die sich mit dem Pulsar wie der Strahl eines Leuchtturms drehen. Während dieser Strahl die Erde überquert, registrieren unsere Teleskope einen Energieblitz.

2015 zwei Gruppen – eine von Christoph Weniger, einem Astrophysiker an der Universität Amsterdam, und die andere von Tracy Slatyer, einem theoretischen Physiker am Massachusetts. Institute of Technology – separat vorgelegte Beweise, die die Pulsar-Theorie einen großen Schub gaben. Jedes Team verwendete leicht unterschiedliche Methoden, aber im Wesentlichen teilten sie beide die Region des Himmels, die das galaktische Zentrum bedeckte, in zahlreiche Pixel auf. Sie zählten dann die Anzahl der Fluktuationen in jedem Pixel, die im Wesentlichen beobachtet wurden, damit Leuchtturmstrahlen über die Erdoberfläche schwingen konnten. Die Forscher entdeckten große Unterschiede zwischen Pixeln – heiße und kalte Flecken am Himmel, die viel leichter zu erklären sind, wenn man annimmt, dass das Signal von verschiedenen Punktquellen kommt. "Das ist es, was man von Pulsaren erwartet, weil es an manchen Himmelsorten hellere Pulsare oder mehr Pulsare geben kann als andere", sagte Linden.

Die meisten Astrophysiker glauben nun, dass die seltsame Fülle von Positronen in der Galaxie auch an Pulsaren liegen. Pulsare erzeugen riesige Magnetfelder, die sich mit dem Rest des Objekts drehen. Ein sich drehendes Magnetfeld wird ein elektrisches Feld erzeugen, und dieses elektrische Feld zieht Elektronen von der Oberfläche des Pulsars und beschleunigt sie schnell. Wenn sich die Elektronen durch die magnetischen Felder bewegen, emittieren die Elektronen hochenergetische Gammastrahlen. Ein Teil dieser Strahlung ist energetisch genug, um sich spontan in Paare von Elektronen und Positronen zu verwandeln, die dann aus dem starken magnetischen Griff des Pulsars entweichen.

Es gibt viele Schritte in diesem Prozess und eine Menge Unsicherheit. Insbesondere wollen Forscher wissen, wie viel Energie des Pulsars in die Entstehung dieser Elektron-Positron-Paare fließt. Ist es ein Bruchteil eines Prozentpunktes? Oder eine signifikante Summe, etwa 20 oder sogar 40 Prozent der Energie des Pulsars? Im letzteren Fall könnten Pulsare genügend Positronen bilden, um den Antimaterieüberschuss zu erklären.

Forscher mussten einen Weg finden, die Anzahl der Elektronen und Positronen zu messen, die aus Pulsaren kommen. Das ist leider eine äußerst schwierige Aufgabe. Elektronen und Positronen, die geladene Teilchen sind, schleifen und verdrehen sich durch die Galaxie. Wenn man einen von der Erde aus entdeckt, ist es schwer zu wissen, woher er kam.

Das Hochwasser-Cherenkov-Gammastrahlen-Observatorium (HAWC) erkennt energiereiche Gammastrahlen und kosmische Strahlen.

Andererseits haften Sie auf einem geraden Pfad. Vor diesem Hintergrund haben Forscher, die mit dem Cherenkov Gammastrahlen-Observatorium arbeiten, kürzlich detaillierte Untersuchungen von zwei relativ hellen und relativ nahen Pulsaren, Geminga und Monogem, durchgeführt. Sie untersuchten nicht nur die Gammastrahlen, die vom Pulsar selbst stammten, sondern auch die super-energetischen Gammastrahlen (1000-mal energiereicher als der aus dem galaktischen Zentrum strömende Strom), die als relativ breiter Hof um die Pulsare herum erschienen. In diesem Halo kollidierten hochenergetische Elektronen aus dem Pulsar mit niederenergetischen Photonen aus dem Umgebungslicht. Die Kollisionen übertrugen riesige Mengen an Energie auf die Poky-Photonen, wie ein Vorschlaghammer, der Golfbälle in die Umlaufbahn schleudert.

Anfang dieses Jahres veröffentlichte ein Team von Hooper und Linden eine Studie, die die Helligkeit der Pulsare mit der Helligkeit ihrer Halos. Sie schlussfolgerten, dass 8 bis 27 Prozent der Energie von Geminga in Elektronen und Positronen umgewandelt werden mussten, sagte Linden. Für Monogem war es doppelt so viel. "Dies bedeutet, dass Pulsare eine enorme Population von Elektronen und Positronen innerhalb unserer Galaxie erzeugen", sagte Linden.

Slatyer sagte, die Forschung sei "das erste Mal, dass wir das Spektrum der hochenergetischen Positronen, die von Pulsars, also ist das ein großer Schritt nach vorne. "

Die Arbeit hilft auch, den seltsamen Überschuss an sehr hochenergetischen Gammastrahlen zu erklären, die vor einem Jahrzehnt vom Milagro-Detektor in New Mexico gefunden wurden. Die Strahlung könnte von Pulsar-generierten Elektronen und Positronen stammen, die das Umgebungssternenlicht beschleunigen.

Dunkle Materie-Rache

Eine Hürde bleibt: Man muss genügend Pulsare finden, um die mysteriöse Emission zu erklären. "Wir sollten ungefähr 50 [bright] Pulsare im galaktischen Zentrum sehen, um den Überschuss zu produzieren", sagte Linden. "Stattdessen haben wir nur eine Handvoll gefunden." Ebenso wissen wir noch nicht genug Pulsare im Rest der Galaxie, um den Positronenüberschuss oder die Fülle an ultra-hochenergetischen Gammastrahlen von Milagro und HAWC zu erklären.

Das Thema stört die Pulsar-Befürworter jedoch nicht so sehr. Sie hoffen, dass in naher Zukunft eine neue Generation von Radioteleskopen – wie MeerKAT in Südafrika und der geplante Nachfolger, das Square Kilometer Array in Südafrika und Australien – die bisher unsichtbaren Radioquellen in unserer Galaxie finden werden.

Ist also die Debatte über dunkle Materie vs. Für Positronen scheint es so zu sein. Während viele Forscher früher die Interpretation der Dunklen Materie bevorzugten, neigen die meisten jetzt zu Pulsaren.

Und im galaktischen Zentrum sind Pulsare "der Rasierklingenkandidat von Occam", sagte Slatyer. "Man könnte die Daten auch mit einem dunklen Materie-Vernichtungs-Szenario erklären, aber wir wussten, dass es Pulsare gibt und wir wissen nicht, ob Dunkle Materie vernichtet wird, also könnte man das Pulsarszenario als einfacher ansehen."

Nach Slatyer könnte die Erklärung der Dunklen Materie für das galaktische Zentrum noch ein Comeback machen, und es gibt tatsächlich einen anderen Weg, die Dunkle-Materie-Hypothese zu testen. Wenn kosmische Strahlung mit interstellarem Material wechselwirkt, und in der Theorie während der Vernichtung der dunklen Materie, produzieren sie Antiprotonen, den Antiteilchen-Zwilling eines Protons. Pulsare können keine Antiprotonen erzeugen. Wenn Forscher mehr Antiprotonen finden würden, als durch kosmische Strahlung erklärt werden könnten, würde die Entdeckung das Dunkle-Materie-Szenario ankurbeln. Dies ist genau das, was vorläufige Ergebnisse von AMS gezeigt haben: ein möglicher Überschuss an Antiprotonen, der mit der Vernichtung dunkler Materiepartikel vereinbar sein kann. AMS-Wissenschaftler machen keine Schlussfolgerungen über die Quelle der Antiprotonen, aber zwei Papiere kamen in diesem Jahr heraus und argumentierten, dass Dunkle Materie hinter dem Antiprotonenüberschuss stehen könnte.

Für Linden würde die Pulsar-Bestätigung noch mehr bedeuten. Jahrzehnte lang sagte er, wenn wir über die Energetik der kosmischen Strahlung in unserem Universum nachgedacht haben, haben wir immer über Supernovas nachgedacht und Protonen erzeugt, die dann alle kosmischen Strahlen erzeugen, die wir entdeckt haben. "Wir hatten dieses wirklich schöne Bild, wo Supernovas alles produzieren", sagte Linden. "Alles verbindet sich und sieht perfekt aus."

Aber bei der Aufstellung dieses Modells wird die Energetik von Pulsaren im Allgemeinen vernachlässigt, fügte er hinzu – obwohl die Pulsare zu den energiereichsten Objekten im Weltraum gehören. "Wenn also dieses neue Bild aufrechterhalten wird und Pulsare diese Exzesse produzieren, dann verändert es wirklich unsere Interpretation der Quelle der meisten energiereichen Strahlung in Galaxien und vielleicht im ganzen Universum", sagte Linden.

ein Fall von Pulsars: 3, Dunkle Materie: 0, zumindest für den Moment. "Aber ich würde lügen, wenn ich sagte, dass ich nicht wollte, dass diese Signale sich als dunkle Materie erweisen", sagte Linden. "Das wäre so, so viel aufregender."

Originale Geschichte mit freundlicher Genehmigung des Quanta Magazins, einer redaktionell unabhängigen Publikation der Simons Foundation, deren Aufgabe es ist, das öffentliche Verständnis von Wissenschaft durch Forschungsentwicklungen und Trends zu erweitern. in Mathematik und Physik und Biowissenschaften.