בשיטה חסרת תקדים הצליחו החוקרים למדוד מסה של חור שחור, לפי תנועת ענני הגז סביבו
חדשות
NEWS
מה מעניין אותך?
מחקר
03.12.2018
הכוח של "גרביטי": מערך הטלסקופים שמפצח את חידות החורים השחורים ביקום
- מדעים מדויקים
- מדעים מדויקים
בשנים האחרונות, מנסים חוקרים בכל העולם לפצח את חידת החורים השחורים אפופי המיסתורין, שעד לא מזמן היו בגדר... חור שחור. קוואזרים הם חורים שחורים על-מסיביים פעילים, כלומר חורים שחורים ענקיים הסופחים גז מסביבתם בקצב מסחרר. לקוואזרים בפרט, ולחורים שחורים על-מסיביים בכלל, תפקיד מרכזי בהיסטוריה של היקום. קצב גידולם קשור באופן הדוק להתפתחותן של מרבית הגלקסיות, והוא משפיע על צורתן ועל גודלן. עד כה לא ניתן היה למפות בדרך ישירה את מקומם ואת מהירותם של ענני הגז הסובבים חורים שחורים, למעט החור השחור שבמרכז הגלקסיה שלנו.
כעת, קבוצה בינלאומית של אסטרונומים, הכוללת אסטרונומים מאוניברסיטת תל אביב, השתמשה במכשיר חדש, GRAVITY, על מנת לצפות בלב ליבו של הקוואזר 3C273, ולראות, ישירות, את הגז הסובב את החור השחור. תוצאות התצפית המהפכנית התפרסמו בכתב העת היוקרתי Nature.
"לפני יותר מ-50 שנה זיהה האסטרונום מרטן שמידט עצם בהיר ביותר אך רחוק מאוד מאתנו, הקוואזר הראשון 3C273", מספר פרופ' חגי נצר מבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה באוניברסיטת תל אביב, שהיה שותף לתצפית החדשה. "האנרגיה הנפלטת מעצם זה עולה עשרות מונים על האנרגיה הנפלטת מגלקסיית שביל החלב כולה, על כל 100 מיליארד הכוכבים שבה. למעשה, האנרגיה כה גדולה, עד שהדרך היחידה לייצרה היא על ידי הפיכת אנרגיית כבידה לחום, כלומר על ידי זרימה של כמויות גדולות של גז לתוככי חור שחור ענק".
כמו למדוד מטבע המונח על הירח
כדי לצפות בדיסקת הגז הסובבת את הקוואזר 3C273, קבוצת המחקר הבינלאומית, בראשות אקהרד שטורם (Eckhard Sturm) וג'ייסון דקסטר (Jayson Dexter) ממכון מקס פלנק בגרמניה, השתמשה במכשיר חדש הנקרא GRAVITY. מדידות כאלה לא היו אפשריות עד עתה בגלל גודלו הזעיר של האזור בו נע החומר, בערך כגודלה של מערכת השמש, ומרחקו האדיר מאתנו – 2.5 מיליארד שנות אור. אולם GRAVITY מאפשר לחבר ארבעה טלסקופים ענקיים, כל אחד בקוטר של 8 מטרים, הנמצאים במצפה האירופאי הדרומי בצ'ילה, לכדי מערך הקרוי אינטרפרומטר שהוא בעל יכולת הפרדה השקולה לזו של טלסקופ יחיד בקוטר של 130 מטרים.
ההפרדה הזוויתית שמתקבלת מהמכשיר היא של 10 מיקרו-שניות קשת (החלק ה-100,000 של שניית קשת שהיא 1/3600 ממעלה של קשת). "יכולת הפרדה כזאת שקולה ליכולת למדוד מכדור הארץ את קטרו של מטבע של שני שקלים המונח על הירח", אומר פרופ' נצר.
לפי תנועת ענני הגז
יצוין כי מדידות מסוג שונה לחלוטין של אותם ענני גז, המתבססות על שינויים מהירים בעוצמת האור של קוואזרים, מתבצעות זה שנים. לדברי פרופ' חגי נצר, המדידות הראשונות של 3C273 בשיטה הקודמת נערכו במצפה הכוכבים ע"ש וייז באוניברסיטת תל אביב, ופורסמו בשנת 2000 בעבודת הדוקטור של שי כספי (כיום חוקר באוניברסיטת תל אביב), שעבד בהנחייתו של פרופ' נצר.
"השיטה החדשה, והמדויקת יותר, מאפשרת לקבוע תכונות רבות, כגון גודלו המדויק של האזור, כיוון התנועה של ענני הגז סביבו ואת מסתו המדויקת של החור השחור במרכז", אומר פרופ' נצר. "בעצם אנחנו מסתמכים כאן על חוקי קפלר. כפי שמודדים את מסת השמש לפי מהירות סיבוב כדור הארץ סביב השמש ומרחקו ממנה, כך מדדנו את מסת החור השחור לפי תנועת ענני הגז סביבו, והגענו ל-300 מיליון מסות שמש – תוצאה שהיא בהתאמה טובה לתוצאות שהתקבלו במצפה וייז".
ריינהרד גנזל (Reinhard Genzel) ממכון מקס פלנק, העומד בראש קבוצת המחקר אשר בנתה את המכשיר החדש, מציין את היכולת ליישם בעזרת GRAVITY שיטות שפותחו לחקר החור השחור במרכז גלקסיית שביל החלב לחורים שחורים בגלקסיות נוספות. "קבוצת המחקר עובדת היום על חמישה או שישה גופים אחרים בעלי תכונות דומות", מגלה פרופ' נצר. "בהמשך נבקש לקבל עוד זמן תצפית, ואני מאמין שאחרי מספר שנים נוכל להכליל את התוצאה גם לחורים שחורים קטנים יותר, גדולים יותר ורחוקים יותר, כלומר עתיקים יותר".
מחקר
20.11.2018
מלחמת הכוכבים: אסטרונומים של אוניברסיטת תל אביב גילו עדויות ל'טרף' של
התגלית מהווה עדות חדשה ומוחשית לתהליך מרתק של פירוק של גלקסיות ננסיות בידי גלקסיות גדולות יותר
- מדעים מדויקים
- מדעים מדויקים
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, בהובלת ד"ר נח ברוש מבית הספר לפיסיקה ולאסטרונומיה, זיהו גוף שמימי בלתי מוכר במרחק של כ-300 מיליון שנות אור מאיתנו: מעין 'ראשן' עם 'ראש' אליפטי שבמרכזו שתי גלקסיות, ומאחוריו 'זנב' ענק באורך של כ-500,000 שנות אור. החוקרים סבורים כי התגלית מהווה עדות חדשה ומוחשית לתהליך מרתק ביקום: בליעתה של גלקסיה גמדית על ידי שתי הגלקסיות הגדולות שבקרבתה.
משיכה קטלנית
"אנחנו סבורים שזוהי עדות מוחשית לתהליך שמתרחש ביקום ללא הרף: פירוק של גלקסיות ננסיות בידי גלקסיות גדולות יותר," מסביר ד"ר נח ברוש מבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר. "אירוע כזה, שאורך כמיליארד שנים, מתרחש כשהכוכבים של הגלקסיה הננסית נמשכים על ידי כוח הכבידה של הגלקסיות הגדולות".
"במקרה שלפנינו, ראש הראשן נוצר ככל הנראה מכוכבי הגלקסיה הננסית שהיו קרובים לשתי הגלקסיות 'הטורפות' הנצפות במרכז הראש, ואילו הזנב הענק מורכב משרידיהם של כוכבים רחוקים יותר בגלקסיה המתפרקת. למעשה התצפית שלנו לכדה את תהליך הפירוק בעיצומו".
אקשן בשמיים
"אנחנו מחפשים אקשן בשמיים. אנחנו צופים באופן תמידי בגלקסיות ובאזורים הקרובים אליהן כדי לזהות עדויות לשינויים. האם הגלקסיה גדלה או מצטמצמת? האם היא נמצאת באינטראקציה כלשהי עם גלקסיות נוספות?", ומוסיף "בתצפיות שלנו אנחנו עוקבים כבר זמן מה אחר קבוצות צפופות של גלקסיות, המכונות Hickson Compact Group HCG)), על שם האסטרונום הקנדי פול היקסון, שזיהה אותן ב-1982. ההנחה שככל שהן קרובות זו לזו יתרחשו ביניהן יותר פעילויות".
קבוצת הגלקסיות שנצפתה במחקר הנוכחי נקראת HCG 98. היא מורכבת מקבוצה צפופה של ארבע גלקסיות, ושוכנת במרחק 300 מיליון שנות אור מכדור הארץ. לשם השוואה, קצה היקום הנראה כיום נמצא במרחק כ-14 מיליארד שנות אור מכאן, כך שקבוצת HCG 98 היא למעשה 'שכנה' קרובה יחסית. התצפיות על קבוצת HCG 98 חשפו את הממצא החדש ויוצא הדופן, שלא התגלה עד היום מכיוון שהוא מאיר באור חיוור ביותר.
בתצפיות ובפיענוחן נעזרו האסטרונומים בטכנולוגיה מיוחדת: טלסקופ המאפשר תצפית וצילום של שטח נרחב יחסית בשמים, ובעל שיטת עיבוד המצרפת יחדיו תצלומים רבים של אותו אזור, המאפשרת לחוקרים להבחין גם בגופים חיוורים מאוד, שלא ניתן לראותם בדרך אחרת.
המחקר, בהובלת ד"ר ברוש, נערך בשיתוף עם מדענים באוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס ובאקדמיה הרוסית למדעים, והתצפיות בוצעו במצפה הכוכבים וייז שבמצפה רמון השייך לאוניברסיטת תל אביב, ועם טלסקופ זהה בארה"ב. מאמר אודותיו התפרסם בכתב העת המדעי של האגודה המלכותית לאסטרונומיה של בריטניה Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
בימים אלה ממשיכים החוקרים במצפה הכוכבים וייז בפרויקט גדול, שנעזר בטכנולוגיה המיוחדת לאיתור התרחשויות בסמוך לכמאה גלקסיות נוספות ברחבי היקום.
מחקר
18.11.2018
רקמות אנושיות מגוף החולה יהונדסו ויושתלו בו בחזרה
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב פיתחו טכנולוגיה להנדסת רקמות גוף להשתלה מפיסת שומן זעירה של המושתל עצמו
- מדעי החיים
- רפואה ומדעי החיים
כיום, טכנולוגיית הנדסת הרקמות עושה שימוש בחומרים סינתטיים או כאלה שמקורם מבעלי חיים כדי להנדס או "לגדל" רקמות אנושיות לצרכים רפואיים. להליך זה יכולות להיות סכנות עבור המושתלים - לעתים הדבר מעורר תגובה חיסונית אצל המושתל, שמובילה לנטילת תרופות המדכאות את מערכת החיסון. פריצת דרך חדשה ממעבדות המחקר של אוניברסיטת תל אביב תאפשר לראשונה לייצר כל רקמה בגוף תוך התאמה אישית למושתל, מתוך פיסת שומן זעירה של המושתל עצמו, ומבלי להסתכן בדחיית השתל על ידי המערכת החיסונית. תוצאות המחקר פורץ הדרך התפרסמו בסוף השבוע בכתב העת היוקרתי Advanced Materials.
תאי השומן תוכנתו מחדש
"רקמות גופנו מורכבות מתאים ומחומר חוץ-תאי, המקשר ביניהם מבחינה ביוכימית, מכנית וחשמלית", מסביר פרופ' טל דביר מהפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס. וייז באוניברסיטת תל אביב, שהוביל את המחקר. "נכון להיום, לשם הנדסת רקמות משתמשים בחומר חוץ-תאי ממקור סינטתי או ביולוגי. החומר שנחשב לטוב ביותר לצורך השתלות נלקח מרקמות חזיר. בתהליך ההינדוס מוציאים את כל תאי החזיר, ובביו-חומר שנותר מגדלים תאים של בני אדם, אלא שאנו הראינו שחומר זה גורם לתגובה חיסונית חריפה, אשר עלולה לגרום לדחיית השתל".
כדי למצוא פתרון לבעיה, פרופ' דביר וצוותו השתמשו ברקמות שומניות של בני אדם. "תחילה הסרנו בניתוח זעיר פולשני רקמה שומנית מהחולה, הפרדנו את תאי השומן מהחומר החוץ-תאי וייצרנו ממנו ג'ל מותאם אישית לאדם זה", אומר פרופ' דביר. "בשלב השני 'תוכנתו מחדש' תאי השומן לתאי גזע פלוריפוטנטים, שיכולים להתמיין לכל תא בגוף שנבחר. כך הצלחנו לייצר רקמה לתיקון פציעות בחוט שדרה, לטיפול בשריר לב פגום, רקמה עצבית לחולי פרקינסון ורקמת שומן לניתוחי שחזור. כיוון שמקור הרקמות הוא מהחולה עצמו, הן לא יעוררו תגובה חיסונית", מדגיש פרופ' דביר. הטכנולוגיה כבר נבדקה בהצלחה על בעלי חיים ועל תאי מערכת החיסון של בני אדם.
התחזית: רפואה מותאמת אישית
פרופ' דביר מדגיש את המחיר הכבד שמשלמים היום חולים שעוברים השתלת רקמות שמקורן בבעלי חיים. "גם אם ההשתלה עוברת בהצלחה, המושתל עדיין צריך להמשיך ליטול, לפעמים למשך כל חייו, תרופות המדכאות את המערכת החיסונית, וכך הוא נותר חשוף ופגיע למחלות אחרות. רפואה מותאמת אישית היא העתיד. אמנם תהליך ההשתלה יהיה יקר יותר, לפחות בשנים הראשונות, אבל ברור שעדיף לבצע השתלה אחת מוצלחת, ללא כל חשש מתגובה חיסונית".
לאור ההצלחה הראשונית בודקים כעת פרופ' דביר וצוותו אפשרויות שונות להנדסת רקמות ועזרים רפואיים נוספים משומן חולים. בין החוקרים שפיתחו את הטכנולוגיה: ד"ר ראובן אדרי והדוקטורנטים עידן גל ונדב נור, בסיוע פרופ' דן פאר ופרופ' עירית גת ויקס מהמחלקה לחקר התא ואימונולוגיה, פרופ' דורון שבת מבית הספר לכימיה ופרופ' ליאור הלר מהמרכז הרפואי אסף הרופא.
"אנחנו כבר יודעים להנדס כמעט כל רקמה אפשרית, אבל לפנינו עוד דרך ארוכה", מסכם פרופ' דביר. "כבר הראינו שיפור לאחר השתלת הרקמה בחיות שעברו התקף לב ובחיות עם נזק לחוט השדרה, ובימים אלה אנחנו עובדים על הוכחת היכולת של שתלים עצביים המפרישים דופמין לטיפול במחלת הפרקינסון. עד היום הסברה הייתה שרקמות מחומר חוץ-תאי של חזירים בטוחות לשימוש, ולכן השימוש בהן היה נרחב במיוחד. כעת נוכל לייצר את כל העזרים הרפואיים כמו רשתות לבקע בטני ואפילו שסתומים ללב מהחולה עצמו, ובכך להימנע מסיבוכים הנובעים מדחיית השתל".
מחקר
15.11.2018
מקטע הגן שיגן על המוח מפני אוטיזם ופיגור
הטיפול שעשוי למנוע פיגור התפתחותי ואוטיזם נמצא כבר בשלבי פיתוח התרופה
- מוח
בכל הקשור להיריון וללידה, אנחנו בדרך כלל לא אוהבים הפתעות. ככל שהרפואה מתקדמת, גדל סל בדיקות ההיריון המומלץ לנשים, על מנת לאתר בעיות ומומים בעובר. המיכשור משתכלל גם הוא, ומבדיקות אולטראסאונד בשחור לבן, עברנו כבר מזמן לבדיקות צבעוניות בתלת מימד. אבל לצערנו, טרם נמצאה הדרך לאבחון מוקדם של אוטיזם - הפרעה התפתחותית-נוירולוגית בעלת דרגות שונות, שמקשה על האדם לקיים אינטראקציה חברתית ותקשורתית, וניתנת לאבחון בדרך כלל בשנים הראשונות לחיי הילד.
כ-0.17% מכלל הילדים האוטיסטים, סובלים מתסמונת ADNP - מוטציה גנטית הנמנית על הגורמים המרכזיים לעיכוב התפתחותי ולאוטיזם אצל ילדים. המוטציה שגורמת לתסמונת ADNP היא רנדומלית, לא צפויה וכנראה מתרחשת בזמן ההיריון – לא ברור מתי. אפשר לזהות את תסמונת ה-ADNP די מוקדם בילדים המתפתחים לאחר הלידה, הם לוקים בהתפתחות איטית מחד ובבקיעת שיניים מוקדמת מאידך, ולכן הדרך היחידה לשפר את המצב, היא רק לאחר הלידה.
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, בהובלת פרופ' אילנה גוזס מביה"ס לרפואה ע"ש סאקלר ומביה"ס סגול למדעי המוח, גילו כי טיפול מרגע הלידה באמצעות NAP - מקטע של הגן ADNP, שיש לו תפקיד מרכזי בהתפתחות הקוגניציה - 'נירמל' את התפתחותם של עכברי מודל לתסמונת ADNP. החוקרים מאמינים שהתגלית תסלול את הדרך לתרופה חדשה.
"לפני כ-20 שנה גילינו במעבדה שלי גן בשם ADNP, אשר בהיעדרו המוח אינו נוצר, והעובר מת בשלב מוקדם," אומרת פרופ' גוזס. "בהמשך מצאנו שלאותו גן יש תפקיד בהתפתחות הקוגניציה, וכי עוברים עם חסר חלקי ב-ADNP ישרדו, אך יסבלו במהלך חייהם מפיגור שכלי, ולרוב גם מאוטיזם. כמו כן איתרנו והפקנו מהחלבון המקודד על ידי הגן מקטע פעיל ששמו NAP. בשנים האחרונות, עם התפתחות הטכנולוגיה של ריצוף גנטי, התגלו אצל חלק מהילדים האוטיסטים ו/או עם פיגור שכלי מוטציות אקראיות בגן ADNP, המתחוללות כנראה במהלך ההיריון: החלבון הנוצר קצר מהרגיל, וכתוצאה מכך, הילדים סובלים מחסר חלקי ב-ADNP. תופעה זו מכונה תסמונת ADNP, ואנחנו ביקשנו לבדוק אם היא בת-תיקון."
שיפור משמעותי בתפקוד המוח
לצורך המחקר פיתחו החוקרים זן חדש של עכברים: זיווג של עכברים עם תסמונת ADNP עם עכברים בעלי חומר פלורסנטי זוהר במוחם, באמצעותם יכלו החוקרים לראות ולספור במדויק את כמות הסינפסות הנוצרות במוח. "החומר הזוהר מסמן את הנקודות במוח שבהן נוצרות הסינפסות – נקודות הקישור בין תאי העצב," מסבירה פרופ' גוזס. "מצאנו שבעכבר עם תסמונת ADNP נוצר רק כחצי ממספר הסינפסות בהשוואה לעכבר בריא – בעיקר באזורי הקורטקס וההיפוקמפוס של המוח, האחראים למרבית הפעילות הקוגניטיבית. אותם עכברים הראו תכונות של עיכוב התפתחותי, קושי חברתי ורגישות יתר, בדומה לילדים עם פיגור שכלי ואוטיזם."
בשלב הבא העניקו החוקרים טיפול לעכברים הפגועים: הזרקה יומיומית של הפפטיד NAP מרגע לידתם, והמשך טיפול כתרסיס לאף לעכברים שנגמלו מיניקת חלב האם. התוצאות היו מרשימות ביותר. העכברים המטופלים, בניגוד לאלה שלא טופלו, התפתחו באופן משופר ואף תקין על פי מגוון מדדים: הם השמיעו קולות כדי לקרוא לאימהותיהם, גילו יכולת הליכה וכושר זיכרון תקינים, ידעו להבחין בין עכבר מוכר לבלתי מוכר, ופיתחו כוח בשריריהם – בדומה לעכברים בריאים. בדיקת מוחם של העכברים שטופלו ב-NAP העלתה כי הוא החל לייצר מספר תקין של סינפסות.
המחקר בוצע על ידי קבוצת מחקר במעבדתה של פרופ' גוזס, בהשתתפות הדוקטורנטים גל הכהן-קליימן, שלמה סרגוביץ', גדעון כרמון ואיריס גריג, ובשיתוף עם חוקרים מאוניברסיטת מק'גיל בקנדה ומרכז BIOCEV לביוטכנולוגיה בצ'כיה. המאמר התפרסם לאחרונה בכתב העת Journal of Clinical Investigation.
בדרך לתרופה
נכון להיום נמצא NAP (המכונה גם 201CP) בפיתוח בחברת קורוניס נוירוסיינס, ופרופ' גוזס משמשת כמדענית הראשית של החברה. לאחרונה קיבלו אישור ממנהל המזון והתרופות האמריקאי למעמד של תרופת יתום לטיפול בילדים עם תסמונת ADNP. תרופות יתום מוגדרות כמוצר כימי או ביולוגי, המשמש לטיפול במחלה נדירה, אשר מספר החולים בה אינו עולה על 200,000 לפי המדד האמריקאי, או 190,000 באיחוד האירופי. תחת קטגוריה זו, גם תרופות למחלות מאוד נדירות, שפחות משתלם להשקיע בהן מבחינה כלכלית, זוכות לתקציבים ולמימוש. בתחילת ספטמבר נפגשו נציגי החברה עם נציגי ה-FDA והתוו דרך המשך ברורה להגשת התכנית הסופית לפיתוח התרופה חדשה.
"אנחנו מקווים ומאמינים שהמחקר שלנו יהווה קרש קפיצה לפיתוח טיפול מניעתי תומך בבני אדם," מסכמת פרופ' גוזס. "מניעה - ולו גם חלקית - של תופעות של אוטיזם ועיכוב התפתחותי, הנובעות מתסמונת ADNP, תמנע סבל רב מאלפי הורים וילדים בכל העולם."
