2010年10月27日

一月紀聞國外篇 --2010.10(490)

超大黑洞引發星系新理論
8/26 黑洞是體積微小,密度卻極大的物體,其重力比一百萬個太陽還大,因此連光都會被吸收,任何物質和輻射都無法逃逸。根據傳統理論,星系是逐步形成的,重力先把小的實體拉在一起,再逐步形成較大的結構,而當質量夠大的恆星因為星體核融合反應的燃料耗盡而死亡後,便發生引力塌縮而形成黑洞。而質量超過太陽數十萬倍的黑洞,稱為超大質量黑洞(supermassive black holes),目前天文學家認為在每個星系,包括太陽系所在的銀河系,其核心都有一個超大黑洞,有些可達到太陽的數十億倍之大。

由瑞士蘇黎世大學理論物理學教授梅爾(Lucio Mayer)所領導的團隊發現,最早的超大質量黑洞在形成宇宙的「大爆炸」(the Big Bang)發生之後不久便已出現。根據這個發現,研究團隊利用超級電腦製作的模擬狀況顯示,巨大的星系原型互撞,合在一起成為緊密碟狀的氣體雲,接著這個碟狀結構趨於不穩,氣體和灰塵進一步收縮形成密度更高的雲,最終因為重力發生塌陷,最終形成超大黑洞,顯示顯示這些大型結構,在宇宙生成的歷史中很快成形。

此外,這個模型也顯示黑洞成長的速度超過星系本身,因此黑洞可能不受星系成長的節制,反而是星系受黑洞成長的節制。這項研究刊登在Nature上,挑戰傳統的星系形成理論中,星系成分和中央黑洞質量同步成長的標準理論,對宇宙學的影響可能十分深遠。

首度發現造成偏頭痛的基因變異
8/29 偏頭痛幾乎已成為現代人的常見毛病,據統計每12個女性就有一個會有偏頭痛的問題,女性更是高達每6人就有一人會有偏頭痛。目前對於頭痛有多種不同的理論,包括穀氨酸鹽理論、血漿胺理論及多巴胺理論等。由英國「維康信託基金會桑格研究院」(WTSI)的「國際頭痛基因學協會」主持的跨國研究,首次尋獲與常見偏頭痛有關的遺傳關聯,更清楚了解偏頭痛形成原因。

該研究邀請6000名來自芬蘭、德國與荷蘭有偏頭痛困擾的民眾參與實驗,與另外還包括5萬名尚未出現偏頭痛的民眾分析比對,發現人類第八號染色體中的PGCP基因與MTDH/AEG-1基因之間的變異可能是造成偏頭痛的原因。研究發現有26%曾有偏頭痛的民眾基因有變異,18%未曾出現偏頭痛的民眾基因也有變異。當該基因區域發生變異時,影響PGCPMTDH/AEG-1基因的表現,進而影響EAAT2基因的表現。EAAT2蛋白的作用為清除累積在神經細胞突觸(synapses)的穀氨酸鹽,當這段序列有變異時,神經細胞中的穀氨酸鹽就會累積,可能引發偏頭痛現象。因此若可降低穀氨酸鹽的量,即可避免偏頭痛。這個研究為偏頭痛的形成原因開啟了一個方向,還需要更多的研究以找到治療偏頭痛的方法。

感壓細緻的電子皮膚 開啟機械新時代
9/13 美國加州柏克萊大學的傑維(Ali Javey)研究團隊,研發出新一代的電子皮膚,對所受壓力的反應幾乎與人類相同,精細的感受能力為未來的機器人及義肢發展有很大的貢獻,這項研究發表在《自然材料》(Nature Materials)上。

傑維團隊所研發的原型電子皮膚大小為49平方公分,由許多鍺和矽製成的奈米線,纏繞有黏性的聚亞胺薄膜,薄膜上再覆蓋奈米等級電阻形成薄膜電晶體,最後鋪上能感知壓力的橡皮,最高能感受15千巴的壓力,相當於在鍵盤上打字或握住東西。當電子皮膚感受到壓力時,薄膜電晶體就會有電流通過,壓力越大,流過的電流也越大。可解決長久以如何讓機器人根據所接觸的不同物質,來調整力度的問題。

生存空間才是演化動力
8/25 「物競天擇,適者生存」一直以來被奉為演化論的圭臬,主張生物在生存競爭中,具有優勢特徵者因為較能適應環境而得以存活,進而演化出許多不同的生物多樣性。但英國學者最新研究發現「生存空間」可得與否,才是演化最關鍵的力量。生存空間即「生存棲位」(ecological niche),包括生物能夠取得食物及合適的棲息地。由英國布里斯托大學薩赫尼(Sarda Sahney)等人發表在《生物學通訊》(Biology Letters)的研究指出,根據最近四億年陸地動物的化石資料顯示,生物多樣性與其生存空間的多寡密切相符。例如鳥類演化出飛翔能力,開拓更多生存空間,導致演化大爆發;而恐龍絕種,也讓哺乳類取得生存空間而得以欣欣向榮。這個概念對演化提出新的看法,即在棲地擁擠、資源競爭的狀態下,獲得新的空間才是演化的動力。

古時候的月亮比較圓?
8/20 夜空中的一輪明月,正在逐漸縮小當中。根據美國史密松航太博物館地球月球研究中心的瓦特斯(Thomas R. Watters)發表在Science的研究,透過美國航太總署的「月球勘測軌道飛行器」(Lunar Reconnaissance Orbiter Camera, LRO)拍攝到的月球地表裂痕照片,推斷出月球正在逐漸縮小。

當天體核心冷卻與收縮,造成外殼斷裂成為斷層與山脊,相同的冷卻與收縮情況也出現在月球。月球表面觀察到的裂痕稱為「瓣狀陡坡」,最大的裂痕高約91公尺,綿延數英里長。新的月球觀測照片發現14道新裂痕,在月球各地均勻分布,不僅限於最早發現裂痕的赤道地區。瓦特斯表示,這些10億年的月球裂谷相當年輕,顯示月球近期有整體收縮的情況。不過縮小量並不大,10億年內僅縮小約100公尺,人類肉眼是無法分辨的。

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