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우주 이야기 1611 - 게 성운을 25년 간격으로 관측한 허블 우주 망원경

  ( Crab Nebula (2024 Hubble image). Credit: NASA, ESA, STScI, W. Blair (JHU). Image Processing: J. DePasquale (STScI) ) ​ ​ 지금으로부터 1000년 전 쯤인 1054년에 하늘에는 낮에도 보일 정도로 밝은 별이 나타났습니다. 물론 초신성으로 지금은 SN1054라는 이름으로 알려져 있지만, 당시 중국 등에서는 불길한 징조로 여겼다고 합니다. ​ 훗날 천문학자들은 이 방향에서 게 모양으로 생긴 성운을 발견하고 게 성운 (Crab nebula)라는 이름을 붙였는데, 과학자들이 정확히 폭발 연도를 측정할 수 있는 초신성 가운데 가장 오래된 것 중 하나이고 거리도 6500광년 정도로 초신성 잔해 가운데 가까운 편이라서 많은 연구가 이뤄진 성운이기도 합니다. ​ 나사의 허블 우주 망원경은 초창기부터 게 성운을 관측해 왔습니다. 최근 과학자들은 25년 사이 (1999년 - 2024년) 허블 우주 망원경 관측 결과를 비교해 게 성운에 어떻게 팽창하고 있는지 분석했습니다. ​ 게 성운은 지름 11광년에 이르는 큰 성운으로 현재도 빠른 속도로 팽창하고 있습니다. 이번 연구에서 과학자들은 허블 우주 망원경이 포착한 미세한 필라멘트 구조들이 25년 동안 시속 550만 킬로미터의 속도로 바깥쪽으로 크게 움직인 모습을 확인했습니다. 연구팀은 성운 주변의 필라멘트들이 중심부의 필라멘트들에 비해 더 많이 움직였으며, 시간이 지남에 따라 늘어나는 것이 아니라 단순히 바깥쪽으로 이동했다는 점을 알아냈습니다. ​ (25년 간 이미지 비교) ​ 이는 게성운이 싱크로트론 복사에 의해 에너지를 공급받는 펄서풍 성운이기 때문으로 보입니다. 싱크로트론 복사는 펄서의 자기장과 성운 물질 사이의 상호작용으로 생성됩니다. 새로운 고해상도 허블 관측 자료는 2차원 이미지로는 파악하기 어려웠던 게성운의 3차원 구조에 대한 추가적인 정보를 제공하고 있습니다. ​ 이렇게 팽창하는 초신성 잔해는 시간...
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해상도를 크게 높인 새로운 초고해상도 뇌 MRI 아틀라스

  ( HoliAtlas Project Brain Images. Credit: Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA), Universitat Politècnica de València ) ​ ​ MRI는 뇌 질환을 진단하는데 널리 사용되고 있습니다. 의료 현장에서 사용되는 뇌 MRI는 1mm 수준의 높은 해상도로 뇌 안을 들여다 볼 수 있습니다. 하지만 최신 이미징 기술의 발달로 인해 앞으로 해상도는 더 높아질 것으로 기대됩니다. ​ 발렌시아 공과대학교(UPV) ITACA 연구소 (ITACA Institute at the Universitat Politècnica de València (UPV))가 이끄는 국제 과학자 팀은 이제까지 가장 높은 수준의 인간 뇌 MRI 아틀라스인 홀리아틀라스 (HoliAtlas)를 공개했습니다. ​ 홀리아클라스는 세계 최대 규모의 국제 신경영상 데이터 저장소 중 하나인 권위 있는 휴먼 커넥톰 프로젝트(Human Connectome Project)에서 얻은 건강한 자원 봉사자 75명의 뇌 영상을 이용해 개발했습니다. 이 데이터를 바탕으로 고급 처리 및 정규화 기법을 적용하여 평균 뇌 모델을 생성했습니다. ​ 이렇게 해서 만든 HoliAtlas는 0.125mm³의 해상도를 지니고 있는데 이는 기존의 MRI 기반 아틀라스는 약 1mm³를 크게 뛰어넘는 해상도입니다. 3차원이기 때문에 사실은 8x8x8=512배의 데이터를 지니고 있습니다. 연구팀은 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 신경계 및 신경퇴행성 질환의 연구와 조기 진단에 홀리아틀라스가 도움을 줄 것으로 기대하고 있습니다. ​ 엄청난 고해상도 MRI 이미지인데, 실제 임상에서 이정도 고해상도로 환자를 진단하게 되는 일도 언젠가 가능할 것으로 기대합니다. ​ ​ 참고 ​ ​ https://medicalxpress.com/...

수면 중 뇌파 (EEG)로 치매 위험도 예측한다.

  수면 시간이 부족하고 질이 좋지 않은 경우 뇌에 좋지 않은 영향을 미치고 치매 위험도 높일 수 있다고 알려져 있습니다. 샌프란시스코 캘리포니아 대학교와 보스턴의 베스 이스라엘 디코니스 메디컬 센터의 연구팀은 수면 시간에 기록하는 뇌파도 치매 위험도를 예측할 수 있다는 연구 결과를 발표했습니다. ​ 샌프란시스코 캘리포니아 대학교 의과대학 정신의학과 부교수이자 이번 연구의 책임 저자인 웨 렝 박사(Yue Leng, MBBS, Ph.D.)와 동료들은 5개 연구에 참가한 7000명의 수면 중 뇌파 (EEG)를 머신 러닝 기법으로 분석했습니다. 이 머신 러닝 알고리즘은 EEG 기록에서 얻은 뇌파의 13가지 미세구조적 특징을 학습하고 분석했습니다. 연구 참가자들은 40세에서 94세 사이였으며, 연구 시작 시점에는 치매 진단을 받은 사람이 없었습니다. 이들은 3.5년에서 17년 동안 추적 관찰되었으며, 그 기간 동안 약 1,000명의 참가자에게 치매가 발병했습니다. 일반적으로 EEG 파형은 복잡하고 개인에 따라 달라 이를 수작업으로 분석하고 분류하는 것은 매우 번거롭고 결과 역시 일관성이 없을 수 있습니다. 하지만 AI는 몇 시간에 걸친 EEG 파형의 특징을 인간보다 훨씬 빨리 파악하고 분류할 수 있습니다. ​ 연구팀은 이 데이터를 통해 뇌 노화에 영향을 미치는 것으로 알려진 여러 수면 뇌파 패턴을 파악했습니다. 이러한 패턴에는 깊은 수면과 관련된 완만한 파형인 델타파 (delta waves)와 기억 통합과 관련된 짧고 빠른 주파수의 뇌 활동인 수면 방추파(sleep spindle)이 포함됩니다. 이번 연구에서 가장 주목할 만한 점은 뇌파 검사에서 나타나는 갑작스럽고 큰 파형, 즉 첨도 (kurtosis)가 치매 위험 감소와 관련이 있다는 점이었습니다. ​ 연구 결과 AI가 평가한 뇌 나이가 10년 증가하면 치매 위험도는 40% 증가하는 것으로 나타났습니다. 교육 수준, 흡연, 체질량 지수, 신체 활동, 기타 건강 상태 및 유전적 위험 요인과 같...