Bisakah perjalanan waktu bertahan dengan teori segalanya?

Tom Siegfried

Di banyak alam semesta, biasanya yang ada di acara TV atau di film, perjalanan waktu tidak jauh lebih sulit daripada mengemudi di pusat kota di kota besar mana pun selama jam sibuk. Tentu, lalu lintas bisa menjadi sangat sulit, tetapi tidak ada hukum fisika yang mencegah Anda mencapai tujuan pada akhirnya.

Dalam kehidupan nyata, perjalanan waktu tidak mudah. Bahkan, itu mungkin tidak mungkin, sebuah fantasi yang lebih tidak masuk akal daripada mengunjungi Alice’s Wonderland, menemukan emas di akhir pelangi atau membersihkan semua ucapan kebencian dari Facebook.

Namun perjalanan waktu tidak serta merta melanggar hukum fisika. Dalam teori gravitasi Einstein – relativitas umum – ruang dan waktu digabungkan sebagai ruangwaktu, yang memungkinkan kemungkinan jalur yang dapat membelok kembali ke masa lalu dan berputar kembali ke masa depan.

Jalur seperti itu dikenal sebagai kurva mirip waktu tertutup. Mereka sedikit seperti lingkaran besar di sekitar permukaan bumi – jika Anda memulai dari satu arah dan terus berjalan lurus, pada akhirnya Anda kembali ke tempat Anda memulai. Jika demikian, kelengkungan bumi memandu Anda kembali ke titik sebelumnya di ruang angkasa; dengan kurva mirip waktu tertutup, geometri ruangwaktu memandu Anda kembali ke saat sebelumnya.

Tidak ada yang berpikir bahwa loop waktu relativitas umum akan praktis untuk perjalanan waktu bahkan jika mereka mungkin. Untuk satu hal, mereka mungkin ada hanya dalam keadaan tertentu – alam semesta harus berputar, dan tidak meluas – seperti yang ditunjukkan oleh matematikawan Kurt Gödel di tahun 1940-an. Tetapi alam semesta mengembang, dan mungkin tidak berputar, sehingga meredam prospek untuk mengunjungi kembali Zaman Batu atau mendapatkan dinosaurus peliharaan.

Selain itu, bahkan jika jalur semacam itu memang ada, membangun sebuah kapal untuk melintasinya akan lebih mahal daripada yang dilakukan semua orang DeLorean (dan semua kendaraan transportasi lain). Itu akan membutuhkan kecepatan jelajah 140.000 mil per detik. Dan tanpa ada tempat untuk berhenti untuk gas (atau apa pun), tangki bahan bakar harus lebih dari satu triliun kali ukuran kapal tanker minyak.

Jadi untuk tujuan praktis, waktu perjalanan belum tiba. Tetapi bahkan jika itu hanya mungkin pada prinsipnya, konsekuensi potensial untuk fisika dasar alam semesta mungkin menjadikannya layak untuk menginvestigasinya. Time loops mungkin tidak memungkinkan Anda untuk melintasi kosmos dalam TARDIS, tetapi mungkin masih bisa membantu Anda memahami kosmos lebih dalam.

Langkah pertama adalah mencoba untuk mencari tahu apa sebenarnya hukum fisika yang relevan. Relativitas umum Einstein luar biasa, tetapi pasti bukan kata terakhir tentang fisika alam semesta. Bagaimanapun, ia hidup berdampingan secara tidak nyaman dengan mekanika kuantum, yang mengatur dunia subatomik dan mungkin, karena semuanya terbuat dari benda-benda subatomik, juga seluruh alam semesta. Apakah kombo relativitas kuantum-umum benar-benar memungkinkan perjalanan waktu mungkin tergantung pada teori yang paling tepat menggabungkan keduanya.

Beberapa kandidat teori telah dikembangkan untuk menggabungkan relativitas umum dan mekanika kuantum ke dalam teori terpadu. Adalah pertanyaan terbuka apakah para kandidat ini akan memungkinkan perjalanan waktu dalam sesuatu seperti cara relativitas umum, filsuf Christian Wüthrich dari University of Geneva mencatat dalam sebuah makalah baru.

Mungkin, katanya, bahwa teori yang menggantikan relativitas umum mungkin masih dalam beberapa hal termasuk setara dengan loop mirip waktu relativitas umum. Dan bahkan jika teori dasar tidak termasuk loop seperti itu, mereka mungkin masih muncul dalam praktik.

“Meskipun teori fundamental kemudian akan tetap tidak ramah untuk perjalanan waktu itu sendiri, itu akan mentolerir kemungkinan perjalanan waktu pada skala lain, yang kurang mendasar,” tulis Wüthrich dalam makalahnya, yang diposting online pada bulan Juni. “Bergantung pada apa hubungan antara teori fundamental dan ruangwaktu yang muncul mungkin dalam setiap kasus, kita mungkin menemukan bahwa struktur ruangwaktu makroskopik yang muncul memungkinkan perjalanan waktu.”

Meninjau proposal utama untuk teori gravitasi kuantum tidak memberikan banyak harapan. Satu pendekatan, yang dikenal sebagai teori himpunan kausal, membutuhkan serangkaian peristiwa yang harus dipesan dalam hubungan sebab-akibat yang tepat. Jadi ide utamanya sepertinya mengesampingkan kurva tertutup waktu.

Pendekatan populer lainnya, yang dikenal sebagai loop quantum gravity, membayangkan ruang yang akan dibangun dari loop fundamental (semacam “atom ruang”). Pandangan ini telah mengalami kesulitan teknis, salah satunya adalah bagaimana memasukkan waktu ke dalam gambar dengan ruang. “Jadi, kita tampaknya dihadapkan pada struktur sementara yang tidak berbahaya di mana tidak ada arti perjalanan waktu yang berarti,” tulis Wüthrich.

Mungkin saja jaringan “atom ruang” ini dapat menghasilkan ruangwaktu tingkat tinggi yang memang mengandung kurva mirip waktu tertutup. Tetapi analisis rincian pada tahap loop loop gravitasi pengembangan ini tidak menawarkan banyak alasan untuk optimisme, Wüthrich menyimpulkan.

Masa depan perjalanan waktu mungkin terlihat sedikit lebih cerah jika pendekatan yang benar terhadap gravitasi kuantum ternyata adalah teori string, yang saat ini merupakan pesaing paling populer. Dalam teori string, partikel-partikel dasar materi adalah potongan-potongan kecil energi yang bergetar, yang disebut “string” karena mereka memanjang dalam satu dimensi. Beberapa versi teori string telah dikonstruksi, menunjukkan bahwa mereka adalah manifestasi berbeda dari teori master yang lebih mendasar yang dikenal sebagai teori-M.

“Karena teori-M belum ada, tidak mungkin untuk menentukan putusannya tentang perjalanan waktu,” tulis Wüthrich. Tetapi penyelidikan dari berbagai skenario teori string memang menunjukkan bahwa teori pamungkas akan, pada kenyataannya, secara alami menggabungkan kurva mirip waktu tertutup.

Meskipun loop waktu ada dalam teori fundamental, namun, masih belum ada jaminan bahwa mereka akan dipertahankan dalam ruangwaktu berskala besar yang muncul yang akan relevan dalam kehidupan nyata. Dalam hal ini, Wüthrich menunjukkan, memprediksi keberadaan loop perjalanan waktu dapat dianggap sebagai bukti terhadap teori tersebut, mengingat kemungkinan serius bahwa perjalanan waktu benar-benar tidak mungkin sama sekali.

Jadi apakah loop relativitas umum akan bertahan dalam teori yang lebih dalam tetap menjadi pertanyaan terbuka. “Teori yang lebih mendasar mungkin mengakui struktur sebesar kurva mirip waktu tertutup dan dengan demikian memungkinkan perjalanan waktu,” Wüthrich menegaskan. “Ini jelas merupakan pilihan langsung pada tingkat pengetahuan saat ini.”

Dalam kasus apa pun, menyelidiki apakah teori gravitasi kuantum mempertahankan celah perjalanan waktu relativitas umum dapat menerangi banyak pertanyaan sulit yang harus dijawab untuk mengembangkan teori yang sukses dan memahami bagaimana kaitannya dengan relativitas umum. “Untuk alasan ini saja,” tulis Wüthrich, “pertanyaan tentang perjalanan waktu di luar relativitas umum adalah hal yang pantas untuk kita.”

Rumor mengisyaratkan bahwa Google telah mencapai supremasi kuantum

Emily Conover

Sebuah makalah yang bocor menunjukkan bahwa Google telah mencapai tonggak sejarah yang dikenal sebagai supremasi kuantum, menggunakan komputer kuantum untuk melakukan perhitungan yang tidak dapat dicapai bahkan dengan superkomputer paling kuat di dunia.

Ini adalah tujuan yang ditunggu-tunggu, dan tujuan yang dimaksudkan untuk menandai awal era baru perhitungan kuantum. Tetapi ini juga sebagian besar simbolis: Perhitungan yang dipermasalahkan tidak memiliki tujuan praktis dan dirancang agar sulit untuk komputer klasik, komputer standar yang tidak berakar pada fisika kuantum.

Pada tanggal 20 September, Financial Times melaporkan bahwa sebuah makalah ilmiah, yang diterbitkan secara singkat di situs web NASA sebelum dihapus, mengklaim bahwa Google telah membangun komputer kuantum yang mencapai supremasi kuantum. Ini adalah patokan bahwa para peneliti kuantum perusahaan, yang dipimpin oleh fisikawan John Martinis dari University of California, Santa Barbara, telah menetapkan pandangan mereka selama bertahun-tahun (SN: 3/5/18). Versi teks yang jelas dari makalah ini, diposting secara anonim di situs Pastebin, sejak itu telah beredar di kalangan ilmuwan dan di Twitter. Seorang juru bicara Google menolak berkomentar ke Science News.

Menurut versi Pastebin dari kertas, Google menciptakan komputer kuantum bernama Sycamore dengan 54 bit kuantum yang disebut qubit, 53 di antaranya fungsional. Para peneliti menggunakannya untuk melakukan serangkaian operasi dalam 200 detik yang akan membutuhkan superkomputer sekitar 10.000 tahun untuk menyelesaikannya.

Perhitungan terdiri dari melakukan operasi acak pada qubit dan membacakan hasilnya. Setelah melakukan ini berkali-kali, para peneliti dibiarkan dengan berbagai macam angka yang hampir acak, yang sangat sulit untuk direproduksi dengan komputer klasik.

Meskipun kekurangan aplikasi, supremasi kuantum telah dianggap sebagai terobosan besar dalam pencarian komputer kuantum yang pada akhirnya dapat melakukan perhitungan yang bermanfaat yang tidak mungkin dilakukan dengan komputer klasik. “Percepatan dramatis ini relatif terhadap semua algoritme klasik yang dikenal memberikan realisasi eksperimental supremasi kuantum pada tugas komputasi dan menandai munculnya paradigma komputasi yang sangat dinanti-nantikan,” bunyi tulisan paper Pastebin.

Mesin pada akhirnya mungkin mampu mengalahkan teknik enkripsi yang digunakan untuk mengamankan transmisi tertentu, seperti transaksi keuangan yang dilakukan oleh komputer. Tetapi kemajuan itu akan membutuhkan lebih banyak qubit dan metode untuk memperbaiki kesalahan yang mau tidak mau masuk ke dalam perhitungan kuantum. “Walaupun ini merupakan tonggak sejarah, ini * sangat * jauh dari komputer kuantum yang dapat menghitung apa pun yang berguna,” tulis fisikawan Jonathan Oppenheim dari University College London di Twitter.

Tidak semua orang setuju bahwa supremasi kuantum adalah tolok ukur yang berguna. “Komputer kuantum tidak ‘unggul’ terhadap komputer klasik karena eksperimen laboratorium yang dirancang untuk dasarnya (dan hampir pasti secara eksklusif) menerapkan satu prosedur pengambilan sampel kuantum yang sangat spesifik tanpa aplikasi praktis,” tulis direktur riset IBM Dario Gil dalam sebuah pernyataan yang dikirim ke Berita Sains.

IBM mengembangkan lini komputer kuantum mereka sendiri, dan para peneliti di sana lebih suka berbicara tentang “keunggulan kuantum,” yang mereka definisikan sebagai “titik di mana aplikasi kuantum memberikan manfaat praktis dan signifikan di luar kemampuan komputer klasik saja.” hasilnya tidak memenuhi standar itu.

Buku baru Sean Carroll berpendapat fisika kuantum mengarah ke banyak dunia

Tom Siegfried

Fisika kuantum adalah tentang multiplisitas.

Persamaannya menggambarkan beberapa kemungkinan hasil untuk pengukuran di bidang subatomik. Fisikawan telah menyusun selusin atau dua interpretasi berbeda tentang apa arti sebenarnya. Dan pada gilirannya, lusinan buku telah ditulis untuk menjelaskan, mempertahankan atau menyangkal keabsahan berbagai interpretasi itu.

Fisikawan Caltech, Sean Carroll’s Something Deeply Hidden membela salah satu interpretasi yang paling provokatif: bahwa berbagai kemungkinan hasil pengukuran menyiratkan multiplisitas alam semesta. Dikenal sebagai Many-Worlds Interpretation, pandangan itu berpendapat bahwa semua hasil yang mungkin dari eksperimen kuantum benar-benar menjadi kenyataan.

Mengukur putaran elektron, misalnya, mungkin menghasilkan hasil yang menunjukkan sumbu putaran naik atau turun. Ketika pengukuran dilakukan, alam semesta terbelah, bercabang menjadi dua salinan, satu dengan putaran ke atas, yang lain dengan putaran ke bawah. Ketika setiap pengukuran dilakukan, pandangan teori kuantum ini menegaskan, alam semesta tambahan segera dibuat.

“Teori ini menggambarkan banyak salinan dari apa yang kita anggap sebagai ‘alam semesta,'” tulis Carroll, “masing-masing sedikit berbeda, tetapi masing-masing benar-benar nyata dalam arti tertentu.” Jika Anda ingin tahu di mana cabang-cabang ini, ia berkata, “Ada tidak ada ‘tempat’ di mana cabang-cabang itu bersembunyi; mereka hanya ada secara bersamaan, bersama dengan milik kita, secara efektif tidak berhubungan dengannya. ”

Many Worlds adalah interpretasi kuantum terkenal, berasal pada 1950-an oleh fisikawan Amerika Hugh Everett III. Itu sebagian besar diabaikan untuk waktu yang lama. Tetapi dalam beberapa dekade terakhir, banyak fisikawan telah menemukannya (atau varian dari itu) lebih disukai daripada pandangan tradisional mekanika kuantum yang terkait dengan fisikawan Denmark Niels Bohr.

Pendekatan standar itu sering dicemooh sebagai “tutup mulut dan hitung,” karena semua matematika kuantum lakukan adalah memberikan resep untuk menghitung kemungkinan hasil eksperimen yang berbeda. Tidak ada yang bisa dikatakan tentang apa yang tidak terlihat, atau sangat tersembunyi, mekanisme mungkin bertanggung jawab untuk resep. Dan semua interpretasi yang bersaing, tampaknya, memprediksi hasil yang sama yang dapat diamati.

Tapi mungkin juga tidak. Carroll berpendapat bahwa berbagai interpretasi sebenarnya “teori ilmiah yang dibangun dengan baik, dengan konsekuensi eksperimental yang berpotensi berbeda.”

Carroll menggemakan Everett dalam menyatakan bahwa ekspresi matematika kunci dalam fisika kuantum, yang dikenal sebagai fungsi gelombang, harus ditanggapi dengan serius. Jika fungsi gelombang mengandung banyak kemungkinan realitas, maka semua kemungkinan itu harus benar-benar ada. Seperti yang dikemukakan Carroll, fungsi gelombang adalah “ontik” – representasi langsung dari kenyataan – alih-alih “epistemik,” hanya ukuran yang berguna dari pengetahuan kita tentang realitas untuk digunakan dalam menghitung ekspektasi eksperimental. Dalam interpretasi epistemik, “fungsi gelombang sama sekali bukan hal fisik, tetapi hanya cara mengkarakterisasi apa yang kita ketahui tentang kenyataan.”

Dalam pandangan ontik, disukai oleh Carroll, kenyataan secara keseluruhan adalah satu fungsi gelombang universal yang komprehensif. Kami berpisah menjadi salinan diri kami saat kami melakukan perjalanan sepanjang jalur percabangan peristiwa yang meliputi fungsi gelombang. Atau, seperti yang disarankan Carroll, Anda bisa memikirkan proses “sebagai membagi alam semesta yang ada menjadi irisan yang hampir identik.”

Saat buku-buku kuantum berjalan, Carroll sangat jelas, berbicara, dan menyenangkan. Dia memiliki keahlian untuk pelumasan linguistik yang membantu membuat beberapa konsep yang sangat teknis cukup lancar untuk ditelan. Sejauh ini, ia adalah pertahanan yang paling jelas dan meyakinkan dari pandangan Many-Worlds di kedalaman buku dengan hubungan dekat dengan penelitian terbaru yang sedang berlangsung (di arena yang dikenal sebagai yayasan kuantum).

Ada beberapa kekurangan kecil. Lorong-lorong bersejarah Carroll samar dan kadang-kadang menyesatkan. Atom-atom yang diusulkan oleh para filsuf Yunani tidak seperti point point, seperti yang ditulis Carroll – mereka memiliki ukuran dan bentuk dan bahkan mungkin bagian. Dan penyelamatan utama terakhir dari debat kuantum Bohr dengan Albert Einstein bukanlah makalah tentang keterikatan kuantum pada tahun 1935, tetapi esai Bohr tahun 1949 tentang debat dalam kumpulan makalah tentang Einstein, dan balasan Einstein.

Menjelang akhir buku ini, kejelasan narasi Carroll agak berkurang – tidak diragukan lagi, seperti yang ia akui, karena ia telah beralih dari ranah fisika mapan ke pencarian saat ini yang gelisah untuk teori yang benar menggabungkan fisika kuantum dengan gravitasi. Dari pencarian itu, karya terbaru menunjukkan, pemahaman tentang asal usul ruang dan waktu kuantum mungkin muncul.

Adapun banyak dunia kuantum, kasus Carroll kuat tetapi tidak konklusif. Saat ia mencatat, sebuah proses yang dikenal sebagai dekoherensi kuantum adalah “sangat penting untuk masuk akal” dari pandangan Banyak-Dunia, menjelaskan apa yang terjadi ketika pengukuran memilih satu kemungkinan dari fungsi gelombang. Pada intinya, dekoherensi terjadi ketika benda-benda kuantum mikroskopis terjerat dengan lingkungan makroskopik, memastikan bahwa hanya satu hasil yang diamati oleh eksperimen pada satu cabang. Hasil lainnya terjadi di cabang lain.

Tetapi para ahli kuantum lainnya menggunakan dekoherensi untuk menjelaskan fenomena kuantum tanpa memanggil banyak alam semesta. Dan seperti yang diakui Carroll, proses dekoherensi tidak membutuhkan kepercayaan pada realitas cabang-cabang lain. Baginya (dan banyak lainnya) sepertinya menjadi penjelasan paling elegan untuk misteri kuantum.

Jadi tetap menjadi kasus bahwa akun definitif pamungkas tentang bagaimana menjelaskan mekanika kuantum dengan benar tetap tidak tertulis. Rahasia itu tetap tersembunyi, jika mungkin tidak sedalam dulu.

Kucing mungkin memiliki ‘gaya lampiran’ yang mencerminkan orang

Sofie Bates

Kucing mungkin memiliki “gaya lampiran” yang menyerupai gaya manusia. Dan bertentangan dengan reputasi kucing yang menyendiri, sebagian besar kucing membentuk ikatan yang dalam dan aman dengan pemiliknya, kata para peneliti.

Teori lampiran, yang dikembangkan pada 1950-an, menunjukkan bahwa di awal kehidupan, orang-orang sebagian besar membentuk satu dari empat gaya keterikatan: rasa aman dan tiga jenis rasa tidak aman yang disebut ambivalen, penghindar atau tidak terorganisir. Atlet yang aman dihibur oleh kehadiran juru kunci; ambivalen cenderung melekat dan terlalu bergantung; dan penghindar tampaknya tidak tertarik. Attachter yang tidak teratur menunjukkan perpaduan perilaku yang kontradiktif, mencari perhatian dan kemudian menolaknya.

Sekarang sebuah penelitian menemukan bahwa keempat gaya perlekatan tersebut muncul pada kucing. Mungkin mengejutkan bagi mereka yang berpikir kucing tidak peduli dengan kita, 64 persen kucing diidentifikasi sebagai aman. Sekitar 30 persen ambivalen, dan sisanya sebagian besar dihindari. Itu mencerminkan gaya perlekatan yang terlihat di antara bayi manusia dan hewan lain, termasuk primata dan anjing lainnya, para peneliti melaporkan 23 September dalam Current Biology.

Temuan menunjukkan bahwa kucing memiliki fleksibilitas dan kedalaman hubungan sosial yang lebih besar daripada yang diperkirakan sebelumnya. “Ini menunjukkan bahwa beberapa kucing terikat dengan kita sebagai pengasuh,” kata rekan penulis Monique Udell, ahli perilaku hewan di Oregon State University di Corvallis.

Dalam versi mereka dari uji dasar yang aman – suatu jenis eksperimen psikologi yang biasanya digunakan untuk mempelajari hubungan antara orang tua dan bayi – para peneliti membuat ruang yang tidak tertulis, kosong kecuali untuk beberapa mainan. Tim menginstruksikan setiap pemilik untuk duduk di tengah ruangan dan mengabaikan anak kucingnya selama dua menit, tidak melakukan kontak mata atau berbicara kecuali kucing melangkah dalam lingkaran yang digariskan di lantai. Pemilik diizinkan untuk berinteraksi dengan hewan peliharaan mereka jika kucing memasuki lingkaran. Kemudian, pemilik meninggalkan kucing sendirian di ruangan selama dua menit, sebelum masuk kembali dan duduk di dalam lingkaran.

Para peneliti menguji 79 anak kucing dan pemiliknya dan merekam interaksi masing-masing pasangan di kamera. Berdasarkan bagaimana kucing bereaksi terhadap kembalinya pemiliknya, para ilmuwan dapat menetapkan 70 kucing dengan gaya lampiran.

Anak-anak kucing dengan gaya aman menyambut pemiliknya dengan hangat, bergesekan dengan orang tersebut atau membiarkan kontak fisik, sebelum pergi menjelajahi ruangan atau bermain dengan mainan, tim menemukan. Kucing dengan gaya attachment tidak aman-ambivalen duduk di pangkuan pemiliknya dan menuntut perhatian terus-menerus, sementara mereka yang menghindari rasa tidak aman bersembunyi atau melarikan diri dari kontak fisik.

“Tapi itu tidak berarti kucing tidak aman tidak melekat pada pemiliknya,” kata Kristyn Vitale, seorang mahasiswa pascasarjana yang mempelajari perilaku hewan juga di Oregon State University. “Saya pikir ada ide bahwa kucing harus direkatkan ke sisi [pemilik] mereka sepanjang waktu, tetapi itu bukan perilaku yang benar-benar sehat.”

Ketika Udell bersama dengan Vitale dan sesama siswa Alexandra Behnke mengulangi percobaan dengan kucing dewasa, tim menemukan kerusakan serupa dalam gaya perlekatan, dengan sekitar 25 dari 38 kucing membentuk ikatan yang aman. Temuan menunjukkan bahwa lampiran yang aman kemungkinan merupakan sifat biologis yang mungkin telah berevolusi untuk meningkatkan kelangsungan hidup, kata Vitale.

Meski begitu, para psikolog memperdebatkan apa yang ditunjukkan oleh tes yang disebut dengan tes basis aman, tetapi sebagian besar setuju bahwa tes tersebut membantu menunjukkan bagaimana ikatan individu. Sebagian besar tes semacam itu dilakukan dengan orang-orang, dan tidak jelas bagaimana berbagai jenis hubungan dapat memengaruhi seseorang di kemudian hari.

Hal yang sama dapat dikatakan untuk pengujian pada kucing, kata Maya Opendak, seorang ilmuwan saraf di New York University Langone Health yang tidak terlibat dalam penelitian ini. “Tes ini sangat baik untuk mengukur apa yang ingin diukur, yaitu kualitas attachment,” katanya. Tetapi “tes itu sendiri tidak harus memprediksi hasil akhir kehidupan.”

Pada orang, beberapa psikolog telah menunjukkan bahwa mengasuh anak dan pengalaman hidup dapat memengaruhi gaya keterikatan anak-anak. Untuk melihat apakah keterikatan anak kucing tertentu dapat berubah dengan pelatihan, 39 anak kucing didaftarkan dalam kelas sosialisasi dan 31 tidak.

Selama enam minggu di kelas, anak-anak kucing bersosialisasi dengan kucing lain dan orang dewasa yang tidak dikenal, dan belajar cara duduk atau berjalan dengan tali. Tetapi ketika semua anak kucing mengulangi percobaan asli, sangat sedikit yang beralih gaya lampiran. Tampaknya ikatan yang terbentuk antara manusia dan kucing stabil dari waktu ke waktu, yang berarti interaksi pertama sangat penting, kata para peneliti.

Tim berharap bahwa memahami bagaimana ikatan kucing dengan manusia pada akhirnya dapat membantu lebih banyak kucing diadopsi. Secara khusus, para peneliti sedang menyelidiki bagaimana perlindungan atau perkembangan lingkungan rumah dapat memengaruhi gaya keterikatan kucing, dan apa yang mungkin membantu mereka mengembangkan gaya keterikatan yang lebih aman.

“Banyak dari kucing ini sangat mau membentuk ikatan yang kuat,” kata Udell. “Potensinya ada di sana.”

Menonaktifkan satu protein mungkin suatu hari dapat menyebabkan penyembuhan untuk flu biasa

Sofie Bates

Cara berpikir yang tidak biasa mungkin membawa para ilmuwan selangkah lebih dekat ke penyembuhan untuk flu biasa.

Para peneliti telah mengidentifikasi protein utama pada manusia yang digunakan beberapa virus untuk berkembang biak di dalam sel manusia. Menonaktifkan protein itu, alih-alih menyerang virus itu sendiri, dapat mencegah infeksi menyebar. Pada tikus dan sel manusia yang direkayasa untuk kekurangan protein ini, virus tidak dapat mereplikasi, Jan Carette, seorang ahli mikrobiologi di Fakultas Kedokteran Universitas Stanford, dan rekannya melaporkan 16 September di Nature Microbiology.

“Ini bukan obat yang cukup untuk flu biasa, tetapi ini merupakan langkah maju yang menarik,” kata Ellen Foxman, ahli imunologi di Yale School of Medicine yang tidak terlibat dalam penelitian ini.

Pilek adalah penyakit menular yang paling umum pada manusia. Rata-rata, orang dewasa masuk angin dua atau tiga kali setiap tahun, sementara anak-anak lebih sering tersedu (SN: 2/12/09). Salah satu dari beberapa ratus virus, termasuk rhinovirus, dapat menyebabkan infeksi ini. Fakta itu – dan karena virus-virus ini dapat bermutasi dengan cepat untuk menjadi kebal terhadap obat-obatan – membuatnya sulit untuk menemukan obatnya.

Jadi para peneliti di Stanford dan Universitas California, San Francisco berfokus pada host manusia daripada virus. Virus membajak sel dan mengandalkan mesin seluler manusia sendiri untuk membuat lebih banyak virus dan membuat tuan rumah sakit. Tim ingin melihat apakah bisa mengidentifikasi gen manusia yang membuat protein yang dibajak banyak virus untuk ditiru.

Menggunakan alat pengeditan gen CRISPR, Carette dan rekannya secara sistematis menghapus potongan DNA untuk membangun perpustakaan sel manusia, masing-masing kehilangan satu gen dan karenanya tidak dapat membuat protein yang sesuai dengan gen itu. Para peneliti kemudian menginfeksi sel-sel dengan dua jenis virus, satu yang menyebabkan pilek dan yang lain yang dikaitkan dengan penyakit neurologis.

Dengan menggunakan protein virus yang berbeda seperti kait, para ilmuwan mengeluarkan protein manusia yang secara fisik melekat pada protein virus. Itu memungkinkan tim mengidentifikasi protein manusia mana yang berinteraksi dengan virus – sebuah indikasi bahwa virus menggunakan protein itu untuk membajak sel.

Satu protein manusia berulang kali dikeluarkan dari sel: SETD3. Dan percobaan menunjukkan bahwa virus membutuhkan SETD3 untuk mengambil alih sel. Para ilmuwan tahu protein ini dapat memengaruhi protein aktin, yang membantu otot berkontraksi. Tetapi perannya dalam infeksi virus datang sebagai kejutan.

Ketika para peneliti menyuntikkan virus ke tikus yang direkayasa untuk tidak memiliki versi gen SETD3 yang berfungsi, tikus-tikus itu tidak jatuh sakit. Sel paru-paru manusia yang kekurangan gen tetap sehat. (Sel-sel paru sering digunakan dalam jenis studi ini karena mereka sangat rentan terhadap banyak rhinovirus yang menyebabkan pilek.)

Mengulangi eksperimen-eksperimen tersebut dengan virus-virus yang serupa tetapi berpotensi lebih serius menyarankan pendekatan ini mungkin efektif terhadap lebih dari sekadar flu biasa. Sel-sel manusia yang direkayasa tidak terinfeksi ketika mereka terpapar virus yang menyebabkan penyakit tangan, kaki, dan mulut dan penyakit sumsum tulang belakang seperti polio yang disebut myelitis lembek akut. Dan ketika tikus terkena virus ini, tikus yang tidak memiliki versi SETD3 yang berfungsi jauh lebih mungkin untuk bertahan hidup daripada mereka yang memiliki gen yang berfungsi.

“Kami telah mengidentifikasi target yang sangat baik,” kata Carette, dari SETD3. Tetapi tidak jelas apakah menonaktifkan gen itu dan proteinnya dapat menyebabkan masalah lain. Sementara tikus rekayasa bertahan dan sehat dan subur, mereka tidak mampu mendorong anak-anak mereka keluar dari rahim selama kelahiran, katanya, yang mungkin terkait dengan peran protein dalam kontraksi otot.

Para ilmuwan tidak sepenuhnya memahami apa yang dilakukan gen ini dalam tubuh manusia, dan membuangnya sepenuhnya dapat memiliki efek yang tidak diketahui, kata Vincent Racaniello, seorang ahli virologi di Universitas Columbia yang tidak terlibat dalam pekerjaan itu. “Para penulis menunjukkan bahwa tikus yang kekurangan gen untuk SETD3 layak dan tahan terhadap infeksi. Namun, pengamatan ini tidak berarti bahwa SETD3 pada manusia dapat dibuang, ”tulisnya dalam email.

Sebagai gantinya, para peneliti berpikir bahwa cara terbaik mereka adalah mencari obat yang menghambat protein manusia dan rekan-rekan virusnya untuk berinteraksi, atau yang menghancurkan protein manusia hanya ketika berinteraksi dengan yang virus. Tetapi obat-obatan jenis itu masih jauh. “Pertanyaannya selalu‘ Kapan saya bisa membelinya di atas meja? ’” Kata Carette. “Pengembangan obat membutuhkan waktu.”

Ledakan radio yang cepat ini menyinari lampu gas misterius galaksi

Lisa Grossman

Ledakan energi radio dari satu galaksi yang jauh menembus lingkaran cahaya gas yang tersebar di galaksi lain, membiarkan para astronom menyelidiki dua keanehan kosmik sekaligus.

Cahaya singkat ledakan radio yang cepat, atau FRB, berasal dari galaksi redup dan jauh, menurut pengamatan dengan array teleskop di pedalaman Australia (SN: 6/27/19). Dan secara kebetulan, gelombang radio melewati galaksi lain untuk mencapai Bumi.

Melihat bagaimana FRB berubah saat diperbesar melalui galaksi yang lebih dekat mengungkapkan bahwa galaksi itu memiliki lingkaran gas yang sangat tipis dan tenang, para peneliti melaporkan 26 September di Science.

Sebagian besar galaksi dikelilingi oleh kabut yang disebut medium circumgalactic, atau CGM (SN: 7/12/18). Para ilmuwan berpikir CGM mengandung lebih banyak massa daripada bintang-bintang galaksi dan mengendalikan siklus hidup galaksi. Tetapi karena CGM tidak memancarkan banyak cahaya sendiri, sulit untuk dipelajari. Para astronom mengandalkan benda-benda yang terang dan jauh seperti quasar untuk menerangi CGM dari belakang, seperti lampu melalui kabut.

Ahli astrofisika J. Xavier Prochaska dari University of California, Santa Cruz menyadari bahwa FRB dapat menyalakan CGM juga. Baik quasar dan FRB memancarkan cahaya dalam rentang panjang gelombang, yang melambat di sepanjang jalan mereka ke Bumi oleh partikel bermuatan dalam perjalanan. Karena quasar bersinar terus menerus, lebih sulit untuk mengetahui seberapa banyak cahaya diperlambat. Tetapi denyut singkat dari FRB dapat mengungkapkan berapa banyak hal yang menghalangi. Jadi ada karakteristik CGM yang dapat diungkapkan FRB secara langsung, seperti densitas gas dan medan magnet, yang tidak bisa dimiliki quasar yang tahan lama.

“Kita dapat menyelesaikan sifat fisik CGM ini yang hampir tidak mungkin dilakukan dengan teknik lain,” kata Prochaska. Untuk melakukan itu, dia hanya perlu menemukan FRB yang tepat.

Dia beruntung pada 12 November 2018, ketika Pathfinder Kilometer Array Persegi Australia mendeteksi pulsa FRB yang berlangsung kurang dari 40 mikrodetik. Prochaska dan rekannya melacak FRB ke galaksi di rasi Indus. Itu adalah prestasi tersendiri – dari lebih dari 60 FRB yang ditemukan sebelumnya, hanya tiga lainnya telah dilacak ke galaksi rumah mereka sejauh ini.

Awalnya, tim mengira FRB berasal dari galaksi yang terang sekitar 4 miliar tahun cahaya. Tetapi jarak yang diukur untuk FRB mendekati 5 miliar tahun cahaya. Prochaska menyadari ada dua galaksi berturut-turut – hanya barisan kebetulan yang dia harapkan.

Densitas dan magnetisasi galaksi latar depan keduanya rendah, kata Prochaska dan rekannya. Kepadatan gas CGM kurang dari 0,1 atom per sentimeter kubik, setidaknya faktor 10 lebih rendah dari yang diharapkan dari penelitian sebelumnya. Medan magnet kurang dari 0,8 microgauss, satu miliar kali lebih lemah dari magnet kulkas, menunjukkan bahwa gas tidak mengalami banyak turbulensi.

Temuan ini bisa menunjukkan bahwa CGMs dari beberapa galaksi kurang semrawut daripada yang diperkirakan sebelumnya, meskipun pengamatan lebih lanjut diperlukan untuk mengetahui dengan pasti. Menemukan lebih banyak FRB yang bersinar melalui CGM bisa membantu. Prochaska mengatakan dia berharap dapat mendeteksi lusinan lainnya dalam beberapa tahun mendatang.

“Salah satu harapan besar bagi FRB adalah menggunakannya sebagai alat untuk menyelidiki segala sesuatu” yang terletak di sepanjang jalan mereka menuju Bumi, kata astronom James Cordes dari Cornell University. “Ini adalah contoh yang sangat baik tentang bagaimana FRBs dapat digunakan untuk menyelidiki pada dasarnya segala sesuatu yang sejalan dengan pandangan.”

Metabolisme tikus dapat mengikuti ritme sirkadian yang ditetapkan oleh bakteri usus

Tina Hesman Saey

Tikus (dan mungkin orang) dapat memetabolisme makanan sesuai dengan ritme sirkadian harian yang ditetapkan oleh bakteri usus.

Mikroba di usus kecil tikus secara ritmik menentukan kapan lemak diambil oleh sel-sel yang melapisi organ, lapor para peneliti. Studi tersebut, yang dijelaskan dalam Science 27 September, merinci bagaimana mikroba memengaruhi metabolisme inang. Jika temuan terbawa ke orang, penelitian ini dapat memberikan petunjuk mengapa jet lag dan kerja malam, yang dapat membuang ritme sirkadian, sering menyebabkan obesitas, diabetes, dan masalah kesehatan lainnya.

Para peneliti tahu bahwa sel-sel manusia memiliki jam molekuler waktu siklus metabolisme sirkadian 24 jam (SN: 11/8/18), dan bahwa mikroba usus dalam usus besar mengikuti irama biologis inang mereka (SN: 10/16/14). Tetapi studi baru menemukan bahwa, setidaknya di usus kecil, mikroba dapat mengatur ritme untuk diikuti oleh sel inang. Pekerjaan itu dilakukan pada tikus, tetapi prosesnya mungkin bekerja sama pada manusia.

Penelitian baru “membantu kita menghargai betapa terjalinnya metabolisme mikrobiota dan inang mamalia mereka,” kata ahli mikrobiologi dan imunologi Andrew Gewirtz dari Georgia State University di Atlanta yang tidak terlibat dalam pekerjaan. “Ini interaksi yang sangat intim, mengatur hal-hal yang mendasar seperti ritme sirkadian, yang cukup mengejutkan.”

Penelitian sebelumnya telah menemukan bahwa tikus yang dipelihara tanpa mikroba tidak mendapatkan berat badan berlebih, bahkan ketika diberi makan diet tinggi lemak. “Tikus bebas kuman” itu juga tidak memiliki ritme sirkadian yang kuat dalam sel-sel yang melapisi usus kecil tikus itu, kata mikrobiolog Lora Hooper dari University of Texas Southwestern Medical Center di Dallas dan rekannya. Namun, memberi bakteri usus tikus menguatkan ritme sirkadian itu. Tidak jelas mikroba mana yang penting untuk proses ini.

Kunci mikroba untuk mengatur detak metabolisme ternyata menjadi protein yang disebut histone deacetylase 3, atau HDAC3. Tikus-tikus yang kekurangan protein dari sel-sel yang melapisi usus kecil juga tidak menambah berat badan pada diet makanan cepat saji, para peneliti menemukan. Temuan itu menyarankan hubungan antara mikroba usus dan HDAC3.

HDAC3 membantu mengatur kapan gen dihidupkan dan dimatikan dengan melucuti molekul yang disebut kelompok asetil dari protein histon. Histon membentuk gulungan di sekitar tempat DNA terluka dalam sel. Menambahkan (atau menghapus) kelompok asetil atau molekul lain – sering disebut tanda epigenetik – ke histones mempengaruhi seberapa erat DNA spools. DNA dengan luka yang lebih rapat kurang dapat diakses oleh protein yang mengaktifkan gen. Pada tikus dengan bakteri usus, tanda asetilasi histone bersepeda dalam ritme harian. Tetapi tikus bebas kuman tidak memiliki siklus yang kuat, menunjukkan bahwa mikroba mengendalikan ritme sirkadian sel inang dengan menentukan waktu aktivitas HDAC3.

Laboratorium Hooper juga menemukan peran baru untuk HDAC3 yang tidak melibatkan pengambilan kelompok asetil dari histones. Protein secara ritmik berinteraksi dengan protein lain yang disebut estrogen-related receptor alpha, atau ERRalpha, untuk menghidupkan gen yang terlibat dalam penyerapan lemak. Gen itu, Cd36, menghasilkan protein transpor asam lemak yang memungkinkan sel-sel yang melapisi usus kecil untuk mengambil lemak (SN: 7/25/19).

Hooper dan rekannya belum mengetahui detail bagaimana mikroba mengatur kapan HDAC3 akan berkumpul dengan protein lain untuk mengontrol aktivitas gen. Misalnya, mikroba mungkin menghasilkan protein atau molekul kecil yang mengatur aktivitas HDAC3. Atau mungkin bersentuhan dengan mikroba usus memicu sel-sel usus untuk mendorong HDAC3 ke dalam tindakan.

“Ini adalah sistem yang sangat rumit sehingga kami tidak mungkin bisa menyelesaikan semuanya,” kata Hooper.

Yang jelas adalah bahwa bakteri diperlukan untuk menggunakan jam sirkadian dengan mesin metabolisme, kata Satchidananda Panda, ahli biologi sirkadian di Salk Institute for Biological Studies di La Jolla, California. Dia menyamakan jam sirkadian dalam sel usus dengan sebuah mobil yang dihidupkan. lampu lalu lintas. Mesin sedang berjalan, tetapi rodanya tidak berputar. Bakteri entah bagaimana menggunakan transmisi – HDAC3 – untuk berinteraksi dengan jam dan menjadwalkan kegiatan, seperti penyerapan lemak.

Jika proses ini juga terjadi pada orang, mengganggu ritme sirkadian mikroba dengan melakukan perjalanan ke tempat yang jauh atau bekerja dengan jadwal yang tidak teratur juga dapat membuang metabolisme, menyebabkan orang mengekstraksi lebih banyak lemak dari makanan daripada biasanya dan menambah berat badan. Penelitian di masa depan tentang bagaimana mikroba memengaruhi jam sirkadian inang mereka pada akhirnya dapat mengarah pada pengembangan obat untuk menangkal dampak kesehatan negatif dari jet lag dan kerja shift, kata Panda.

Menghubungkan habitat alami kita yang semakin menipis akan membantu melestarikan keanekaragaman tanaman

Jonathan Lambert

Eksperimen ekologis yang begitu besar sehingga dapat dilihat dari luar angkasa menunjukkan bahwa menghubungkan habitat terisolasi dengan koridor alami dapat membantu melestarikan keanekaragaman tanaman.

Proyek yang berlangsung selama 18 tahun itu mengungkapkan bahwa menghubungkan fragmen-fragmen pohon pinus sabana yang dipulihkan dengan jalan alami meningkatkan jumlah spesies tanaman sebesar 14 persen di tambalan-tambalan itu pada akhir percobaan. Peningkatan ini berasal dari tingkat kolonisasi tanaman yang lebih tinggi dan tingkat kepunahan yang lebih rendah pada fragmen yang terhubung dan tidak terhubung, para peneliti melaporkan dalam 27 September Science.

“Studi ini menunjukkan bahwa koridor pada prinsipnya dapat memiliki efek positif yang tahan lama pada penyusutan ekosistem,” kata Jens Åström, ahli ekologi di Institut Penelitian Alam Norwegia di Trondheim yang tidak terlibat dalam penelitian ini. “Jarang eksperimen ekologis dapat dilihat dari Google Earth,” katanya.

Di seluruh dunia, ekosistem besar dan utuh di darat menyusut. Jika Anda terjun payung ke hamparan hutan acak, sekitar 70 persen dari waktu Anda mendarat dalam jarak satu kilometer dari tepi hutan, tidak jauh dari dunia modern.

Fragmentasi itu buruk bagi keanekaragaman hayati, kata Ellen Damschen, seorang ahli ekologi di University of Wisconsin-Madison. “Kami sudah lama tahu bahwa hilangnya habitat dan fragmentasi adalah pendorong utama kepunahan,” katanya. Yang kurang jelas adalah cara terbaik untuk mempertahankan apa yang tersisa.

“Melestarikan habitat yang luas sangat penting,” kata Damschen. “Tapi itu juga sangat sulit.” Jika Anda tidak dapat memiliki satu hutan besar, mungkin hal terbaik berikutnya adalah menghubungkan fragmen dengan koridor alami. Koneksi semacam itu dapat menyediakan saluran bagi spesies untuk menjajah wilayah baru dan melindungi dari hilangnya keanekaragaman hayati dengan memperluas jangkauan spesies yang mungkin. Tumbuhan yang pernah diisolasi di sepetak kecil hutan, dari waktu ke waktu, dapat bergerak di sepanjang koridor menuju tanah yang lebih subur.

Spesifiknya berbeda untuk berbagai jenis tanaman dan hewan, tetapi secara teori semakin terhubung habitat, semakin tangguh. Tetapi penelitian untuk mendukung ide ini telah menghasilkan hasil yang beragam, dan umumnya kecil dan berumur pendek, kata Åström. Itu menyulitkan ahli ekologi untuk mengetahui dalam keadaan apa koridor sebenarnya bisa membantu melestarikan keanekaragaman hayati.

Jadi Damschen dan rekan-rekannya menyusun eksperimen besar. Di tengah-tengah perkebunan pinus yang lebat di Situs Sungai Savannah di South Carolina, mereka memotong 10 plot percobaan sabana pinus daun panjang yang dipulihkan ke dalam lanskap, masing-masing menyerupai lima sisi dari die standar.

Di tengah setiap plot adalah kotak seukuran lapangan sepak bola, dikelilingi oleh empat bidang yang sama, masing-masing sekitar 150 meter dari pusat. Salah satu plot itu terhubung ke pusat dengan koridor tipis selebar 25 meter. Sisanya adalah petak kontrol yang disesuaikan dengan luas dan bentuk, pulau-pulau di lautan pinus yang lebat. Beberapa mengambil bentuk persegi yang terbelah dua oleh garis, membentuk sayap yang sama dengan panjang koridor; yang lain diukir sebagai persegi panjang yang semuanya sama di area tetapi dengan dimensi yang berbeda.

“Pengaturan ini memungkinkan kami untuk menguji apa yang penting bagi keanekaragaman hayati,” kata Damschen. “Apakah hanya area? Bentuk? Atau apakah koneksi dihitung? “

Lebih dari 18 tahun, tim itu menyaksikan savanna pinus daun panjang asli – habitat padang rumput yang dipenuhi pohon-pohon yang pernah membentang dari Virginia hingga Texas – muncul di setiap plot. Setahun sekali, Damschen dan dua koleganya menghabiskan beberapa minggu untuk mendokumentasikan tanaman apa yang ada di sana.

Perlahan tapi pasti, plot yang terhubung menarik diri dari saudara mereka yang terisolasi dalam perlombaan menuju keanekaragaman hayati, dan mulai tampak lebih seperti sabana pinus daun panjang. Plot yang terhubung memiliki tingkat kolonisasi tahunan 5 persen lebih tinggi dari spesies yang baru diperkenalkan dan tingkat kepunahan tahunan 2 persen lebih rendah, dibandingkan dengan plot yang tidak terhubung. Akhirnya, plot yang terhubung menghasilkan rata-rata 24 spesies lebih banyak dari plot yang terisolasi, meningkat 14 persen dari 2000 hingga 2018.

“Ini mungkin tidak tampak banyak, tetapi bertambah,” kata Damschen. Yang lebih tak terduga adalah bahwa tingkat akrual tampaknya tidak melambat. “Kami benar-benar memperkirakan dalam proposal hibah kami bahwa ini akan menjadi hasil yang paling tidak mungkin,” katanya, seraya menambahkan bahwa mereka berpikir bahwa tingkat akan turun atau mundur.

Manfaat koneksi tidak dibatasi oleh bagaimana tanaman menyebar. Apakah benih bepergian melalui hewan, angin atau gravitasi, habitat yang terhubung menyerap lebih banyak spesies baru yang diperkenalkan daripada yang tidak terhubung.

“Studi ini menunjukkan bahwa koridor dapat bekerja dalam sistem tertentu, dan bahwa studi yang berumur pendek mungkin kehilangan manfaatnya,” kata Åström. Tetapi alam sangat beragam, dan “apa yang bekerja di satu sistem mungkin tidak bekerja di yang lain,” katanya. “Ini bukan stempel karet untuk koridor sebagai solusi untuk hilangnya habitat.”

Damschen setuju, dan berharap penelitian ini akan direplikasi di habitat lain. “Pekerjaan kami menunjukkan bahwa koridor tidak boleh diabaikan sebagai alat konservasi yang efektif,” katanya. Ketika manusia terus melanggar batas dunia alami dan perubahan iklim di mana organisme dapat berkembang, menyediakan koneksi antara ruang alami dapat membantu melestarikan apa yang tersisa.

Tikus gelisah. Gerakan-gerakan itu memiliki efek besar pada otak mereka

A. Churchland

Survei kantor mana saja, dan Anda akan melihat pena mengetuk, tumit terpental, dan rambut diputar-putar. Tetapi manusia yang gelisah tidak sendirian. Tikus juga gelisah saat mereka bekerja.

Terlebih lagi, gerakan yang tampaknya tidak berguna ini memiliki efek mendalam dan luas pada aktivitas otak tikus, ahli saraf Anne Churchland dari Cold Spring Harbor Laboratory di New York dan rekannya melaporkan pada 24 September di Nature Neuroscience. Para ilmuwan belum tahu apa arti aktivitas otak ini, tetapi satu kemungkinan adalah bahwa gerakan tubuh sebenarnya dapat membentuk pemikiran.

Para peneliti melatih beberapa tikus untuk menjilat cerat yang sesuai dengan area tempat klik atau kilatan cahaya berasal. Untuk memulai tugas mereka, tikus mengambil pegangan dan menunggu sinyal. Ketika tikus fokus pada pekerjaan mereka, para peneliti menggunakan beberapa metode berbeda untuk menguping perilaku sel syaraf di otak hewan.

Sementara itu, kamera video dan sensor yang tertanam pada platform di bawah mouse mengambil setiap gerakan yang dilakukan tikus – dan ada banyak.

Tikus menggoyang-goyangkan hidung mereka, menjentikkan kumis mereka dan memainkan kaki belakang mereka sambil berkonsentrasi menemukan suara atau cahaya, tim menemukan. Gelisah itu muncul dalam aktivitas sel saraf. Ketika kumis bergerak, misalnya, sel-sel saraf yang terlibat dalam bergerak dan merasakan mulai beraksi. Fidgets meramalkan sebagian besar perilaku saraf, model matematika menyarankan. Gelisah tikus bahkan memiliki efek yang lebih kuat pada aktivitas otak daripada melakukan tugas yang dihadapi, para peneliti melaporkan.

Gerakan-gerakan ini mencerminkan “prioritas hewan yang tidak diketahui,” tulis para peneliti. Satu kemungkinan yang menggiurkan adalah bahwa gerakan tubuh – dan pengaruhnya yang besar pada aktivitas otak – mungkin menjadi bagian dari proses berpikir.

Visualisasi lubang hitam baru NASA menunjukkan bagaimana gravitasi membelokkan cahaya

Maria Temming

Pada bulan April, para astronom memukau dunia dengan gambar kehidupan nyata lubang hitam pertama. Tetapi gambar buram dan diam dari monster supermasif di galaksi M87 tidak benar-benar menyampaikan betapa liarnya gravitasi besar lubang hitam mengubah lingkungannya. Sekarang, gambar dari simulasi komputer menyoroti secara lebih rinci bagaimana lubang hitam melengkungkan ruangwaktu seperti cermin rumah yang menyenangkan – dan bagaimana hal itu memengaruhi penampilan cakram akresi bahan bercahaya yang bersinar.

Dalam gambar simulasi ini, cakram akresi putih-panas pada dasarnya terlihat seperti yang Anda harapkan saat dilihat langsung – mirip dengan sudut pandang Bumi tentang lubang hitam M87 dalam gambar pertama bersejarah itu (SN: 4/10/19). Tapi terlihat di ujungnya, disk akresi yang diberikan komputer terlihat lebih aneh. Gravitasi super kuat lubang hitam membengkokkan cahaya yang berasal dari gas di cakram di belakang lubang hitam, sehingga sisi jauh cakram tampak terbelah menjadi busur di atas dan di bawah jurang.

Cahaya dari gas yang berputar-putar di sekitar lubang hitam lebih terlihat seperti gambar selang waktu lalu lintas kota malam hari daripada pita materi yang terus menerus, berkat medan magnet yang berulir di seluruh disk. “Ketika gas berputar, gas itu melilit medan magnet [dan] Anda mendapatkan simpul ini,” kata ahli astrofisika Jeremy Schnittman dari Goddard Space Flight Center NASA di Greenbelt, MD, yang menciptakan gambar lubang hitam yang diposting online.

Simpul medan magnet ini memanaskan gas di sekitarnya, menciptakan bintik-bintik cerah. “Jika seluruh disk berputar bersama, [simpul] ini akan terlihat lebih seperti gumpalan acak,” kata Schnittman. Tetapi karena gas yang lebih dekat ke lubang hitam mengorbit lebih cepat, titik-titik panas terulur menjadi noda terang ketika gas mengelilingi saluran kosmik.

Keanehan lain, yang muncul saat melihat lubang hitam di sepanjang tepinya, adalah gas di sisi kiri disk – yang diperbesar ke arah penampil – lebih terang daripada gas di sebelah kanan. Itu karena gelombang cahaya yang dipancarkan dengan cepat mendekati gas menumpuk dalam perjalanan ke pemirsa, sedangkan gelombang dari gas surut menyebar, kata Schnittman.

Lebih dekat ke lubang lubang hitam, sebuah “cincin foton” muncul. Sedangkan cahaya lain dari piringan akresi hanya dibelokkan oleh medan gravitasi lubang hitam, partikel-partikel cahaya di cincin ini dijerat oleh gravitasi lubang hitam sedemikian rupa sehingga mereka mengelilingi semua jalan sekitar setidaknya sekali sebelum melarikan diri. Di dalam cincin foton itu terletak cakrawala peristiwa lubang hitam, di mana tidak ada apa pun – bahkan cahaya – yang bisa lolos.

Simulasi seperti ini mengungkapkan tidak hanya bagaimana lubang hitam mungkin muncul dalam satu saat, tetapi juga bagaimana itu bisa berubah dari waktu ke waktu, kata ahli astrofisika Universitas Harvard, Avi Loeb, yang tidak terlibat dalam pekerjaan itu. Di masa depan, para astronom berharap untuk mengumpulkan pengamatan yang cukup untuk membuat film yang mengungkap “seperti apa cuaca di sekitar lubang hitam,” kata Loeb. Membandingkan film lubang hitam dunia nyata dengan simulasi dapat mengungkap fisika dasar yang mengatur penampilan disk akresi.