NASA Space Technology, que analisa Galaxies - "Nós agora podem usar para detectar o câncer"

NGC 3718, NGC 3729 e outras galáxias mostrado acima foram analisados ​​por meio de algoritmos de aprendizagem de máquina que pode ser "ensinado" a reconhecer semelhanças astrofísicos. A mesma tecnologia está agora a ser aplicado a imagens de cancro, bem como. Todos os dias, nave espacial NASA feixe para baixo centenas de petabytes de dados, todos os quais tem de ser codificada, armazenada e distribuída para os cientistas em todo o mundo. Cada vez mais, a inteligência artificial está ajudando a "ler" estes dados, bem como, destacando semelhanças entre conjuntos de dados que os cientistas podem errar.

Nos últimos 15 anos, as técnicas de big data desenvolvidas por Jet Propulsion Laboratory da NASA em Pasadena, Califórnia, têm sido revolucionando a investigação biomédica. Em 06 de setembro de 2016, JPL e do National Cancer Institute (NCI), parte dos Institutos Nacionais de Saúde, renovou uma parceria de pesquisa até 2021, estendendo-se o desenvolvimento da ciência de dados que se originou na exploração do espaço e agora está a apoiar novas descobertas de câncer .

The Early Detection Research Network NCI-suportado (EDRN) é um consórcio de investigadores biomédicos que compartilham dados anónimos sobre biomarcadores de câncer, química ou assinaturas genéticas relacionadas ao câncer específicos. Seu objetivo é reunir todos os seus dados de pesquisa em uma única rede, pesquisável, com o objetivo de traduzir seu trabalho coletivo em técnicas para o diagnóstico precoce do câncer ou o risco de câncer.

No momento em que trabalhamos juntos, os esforços da JPL e EDRN levaram à descoberta de seis novos biomarcadores de câncer Food and Drug Administration-aprovado e nove biomarcadores aprovado para uso em clínicas Laboratory Improvement Alterações laboratórios. A FDA aprovou cada um destes biomarcadores para utilização na pesquisa e diagnóstico do cancro. Esses biomarcadores aprovado pela agência foram utilizados em mais do que 1 milhão de testes de diagnóstico de doentes em todo o mundo.

"Após a fundação da EDRN em 2000, a especialização necessária rede para ter dados de vários estudos sobre biomarcadores de câncer e criar uma rede única, pesquisável dos resultados da investigação para cientistas", disse Sudhir Srivastava, chefe da Biomarkers Grupo de Pesquisa do Câncer do NCI e chefe de EDRN. JPL teve décadas de experiência fazendo um trabalho semelhante para a NASA, onde nave espacial transmitir centenas de petabytes de dados a ser codificada, armazenada e distribuída para os cientistas em todo o mundo.

Dan Crichton, o chefe do Centro de JPL para a Ciência e Tecnologia de dados, uma iniciativa conjunta com Caltech, em Pasadena, Califórnia, ajudou a estabelecer um centro de informática com sede em JPL dedicada a apoiar grandes esforços de dados do EDRN. Na parceria renovada, JPL está expandindo seus esforços de ciência de dados para a pesquisa e aplicação de tecnologias para os programas de NCI-financiados adicionais. Esses programas incluem EDRN, o Consórcio for Molecular e Celular caracterização de lesões detectados na triagem e de Tecnologia de Informática para a iniciativa Cancer Research.

"Do ponto de vista da NASA, existem oportunidades significativas para o desenvolvimento de novas capacidades de ciência de dados que podem apoiar tanto a missão de explorar o espaço e pesquisa do câncer utilizando abordagens metodológicas comuns", disse Crichton. "Temos uma grande oportunidade para aperfeiçoar as técnicas e crescer tecnologias de ciência de dados do JPL, ao servir nossa nação.

Crichton disse JPL tem liderado o caminho quando se trata de obtenção de dados a partir de observações matérias para conclusões científicas. Um exemplo: JPL muitas vezes lida com medições a partir de uma variedade de sensores - por exemplo, câmeras e espectrômetros de massa. Ambos podem ser usados ​​para estudar uma estrela, planeta ou objecto semelhante alvo. Mas é preciso um software especial de reconhecer que as leituras de instrumentos muito diferentes se relacionam entre si.

Há um problema semelhante na pesquisa do câncer, onde as leituras de diferentes testes biomédicos ou instrumentos exigem correlação com o outro.Para que isso aconteça, os dados têm de ser padronizadas e algoritmos devem ser "ensinado" a saber o que eles estão procurando.

Desde a época de sua fundação, grande desafio da EDRN tem sido o acesso.centros de investigação em todo os Estados Unidos tinham um grande número de espécimes de biomarcadores, mas cada um tinha sua própria maneira de rotulagem, armazenamento e compartilhamento de seus conjuntos de dados.Dez sites podem ter amostras de alta qualidade para o estudo, mas se os seus elementos de dados comuns - a idade do paciente, tipo de câncer e outras características - não são listados de forma uniforme, que não pode ser estudada como um todo.

"Nós não sabíamos se eles estavam em estágio inicial ou em estágio final espécimes, ou se qualquer nível de tratamento tinha sido tentado", disse Srivastava. "E JPL nos disse: 'Nós fazemos esse tipo de coisa o tempo todo! Isso é como gerimos o nosso sistema de dados planetários.'"

Como a rede tem desenvolvido, que acrescentou membros de dezenas de instituições, incluindo Geisel School of Medicine da Dartmouth College; Hospital Geral de Massachusetts, da Harvard Medical School; de Stanford NIST Medidas Genoma-Scale Grupo; University of Texas 'MD Anderson Cancer Center; e muitos outros.

Christos Patriotis, diretor de programa no Biomarkers Grupo de Pesquisa do Câncer do NCI, disse que os membros da rede incluem agora pesquisadores internacionais do Reino Unido, China, Japão, Austrália, Israel e Chile.

"Quanto mais se expandir, mais dados que integramos", disse Patriotis. "Em vez de ser silos, agora os nossos parceiros podem integrar as suas conclusões. Cada sistema pode falar com os outros."

Como JPL e os avanços de colaboração do NIC, os próximos passos incluem tecnologia de reconhecimento de imagem, tais como ajudar EDRN imagens de arquivo de amostras de cancro. Essas imagens podem ser analisadas por visão computacional, que é actualmente utilizado para identificar semelhanças em aglomerados de estrelas e outras pesquisas astrofísica.

Num futuro próximo, Crichton disse, algoritmos de aprendizado de máquina poderia comparar uma tomografia computadorizada com um arquivo de imagens semelhantes, em busca de sinais precoces de câncer com base na idade do paciente, origem étnica e outros dados demográficos.

"À medida que desenvolver métodos mais automatizados para detectar e classificar características em imagens, vemos grandes oportunidades para melhorar a descoberta de dados", disse Crichton. "Temos exemplos em algoritmos para detecção de características em imagens de astronomia foram transferidos para a biologia e vice-versa."

O Galaxy diário via http://edrn.cancer.gov

Crédito da imagem: Catalina Sky Survey, U do Arizona, e Catalina Realtime Transient Pesquisa, Caltech.

"Plutão é um artista de graffiti" --Spray-Paints sua lua Charon com um avermelhado Stain

"Quem teria pensado que Plutão é um artista de graffiti, pulverizador-pintura sua companheira com uma mancha avermelhada que cobre uma área do tamanho do Novo México?" perguntou Will Grundy, um co-investigador New Horizons a partir de Lowell Observatory em Flagstaff, Arizona, e autor principal do artigo."Toda vez que explorar, encontramos surpresas. Natureza é incrivelmente criativo em usar as leis básicas da física e da química para criar paisagens espetaculares."

Em Junho de 2015, quando as câmeras sobre aproximando sonda New Horizons da NASA viu pela primeira vez o grande região polar avermelhada na maior lua de Plutão, Caronte, os cientistas da missão sabia duas coisas: eles nunca tinha visto nada parecido em outro lugar em nosso sistema solar, e eles não poderia 't esperar para começar a história por trás dele.

Durante o ano passado, depois de analisar as imagens e outros dados que a New Horizons tem enviado de volta de sua histórica julho 2015 voo através do sistema de Plutão, os cientistas pensam que já resolveu o mistério. Como eles detalhadamente esta semana na revista científica internacional Nature, coloração polar de Caronte vem da própria Plutão - como o gás metano que escapa da atmosfera de Plutão e torna-se "preso" pela gravidade da lua e congela ao frio superfície, gelada no pólo de Caronte. Isto é seguido por transformação química pela luz ultravioleta do sol, que transforma o metano em hidrocarbonetos mais pesados ​​e, eventualmente, em materiais orgânicos avermelhadas chamados tholins.

sonda New Horizons da NASA capturou a alta resolução, cor vista melhorada da maior lua de Plutão, Caronte, mostrada abaixo da página apenas abordagem antes de mais próximo em 14 de julho de 2015. A imagem combina imagens azul, vermelho e infravermelho tiradas por Ralph da sonda / Multispectral Visual Imagens Câmara (CIVM); as cores são processadas para melhor destacar a variação de propriedades de superfície em toda a Charon. Os cientistas descobriram que o material avermelhada no norte (superior) a região polar - informalmente chamado Mordor Macula - é quimicamente processada metano que escapou da atmosfera de Plutão sobre Charon. Charon é 754 milhas (1.214 quilômetros) em todo; esta imagem resolve detalhes tão pequenos quanto 1,8 milhas (2,9 quilômetros).

"Este estudo resolve um dos maiores mistérios que encontramos em Caronte, lua gigante de Plutão", disse Alan Stern, New Horizons investigador principal do Instituto de Pesquisa do Sudoeste, e um co-autor do estudo. "E isso abre a possibilidade de que outros pequenos planetas no Cinturão de Kuiper com luas podem criar semelhante ou ainda mais extenso" transferência atmosférica 'apresenta em suas luas. "

A equipe de análise conjunta de imagens detalhadas Charon obtidos pela New Horizons com modelos de computador de como gelo evolui em postes de Caronte. Os cientistas da missão haviam especulado anteriormente que o metano da atmosfera de Plutão foi preso no pólo norte de Charon e lentamente convertido em material avermelhada, mas não tinha modelos de apoio a essa teoria.

A equipe de New Horizons cavado os dados para determinar se as condições no Texas-sized lua (com um diâmetro de 753 milhas ou 1.212 quilômetros) poderia permitir a captura e processamento de gás metano. Os modelos usando Plutão e órbita 248 anos de Charon em torno do Sol mostrar algumas condições meteorológicas extremas nos pólos de Caronte, onde 100 anos de suplente luz solar contínua com outro século de escuridão contínua. As temperaturas de superfície durante estes longos invernos cair para -430 Fahrenheit (-257 graus Celsius), o frio suficiente para congelar o gás metano em um sólido.

"As moléculas de metano saltitando na superfície de Caronte, até que quer escapar de volta para o espaço ou da terra no pólo frio, onde se congelar, formando uma fina camada de gelo de metano que dura até a luz solar vem voltar na primavera", disse Grundy. Mas, enquanto o gelo de metano rapidamente sublima de distância, os hidrocarbonetos mais pesados ​​criados a partir dele permanecer na superfície.

Os modelos também sugeriu que na primavera de Caronte a luz do sol retornando desencadeia conversão do metano congelado de volta para gás. Mas enquanto o gelo sublima metano rapidamente afastado, os hidrocarbonetos mais pesados ​​criados a partir deste processo evaporativo permanecer na superfície.

Sunlight ainda irradia essas sobras em materiais avermelhadas - chamado tholins - que tem lentamente acumuladas em postes de Charon ao longo de milhões de anos. e visto por New Horizons apenas pela luz que reflete de Plutão, ou "Pluto-shine" - - Novas observações de outro pólo de Caronte, atualmente na escuridão do inverno Horizons 'confirmou que a mesma atividade estava ocorrendo em ambos os pólos.

O Galaxy diário via NASA

Crédito da imagem: NASA / JHUAPL / SwRI; imagem no topo da página, http://www.solstation.com/stars/charon2.jpg

"Quando as luzes se acenderam no cosmos" Telescope Array Radio --new Sondas um Pivotal Epoch

Um experimento para explorar as consequências da alvorada cósmica, quando as estrelas e galáxias iluminada pela primeira vez o universo liderado pela Universidade da Califórnia, Berkeley, chamado HERA, o Epoch Hydrogen de Reionização Array, 240 pratos de rádio voltada para o céu do sul perto de Carnarvon, África do Sul, irá explorar o período de bilhões de anos após o gás de hidrogênio caiu em as primeiras estrelas, talvez 100 milhões de anos após o Big bang, através da ignição de estrelas e galáxias em todo o universo. Estes primeiros objetos brilhantes inundado o universo com luz ultravioleta que dividir ou ionizado todos os átomos de hidrogênio entre as galáxias em prótons e elétrons para criar o universo que vemos hoje.

"As primeiras galáxias se iluminou e começou bolhas de gás ionizante em torno deles, e logo essas bolhas começaram a percolação e interceptando e fazer bolhas maiores e maiores", disse Aaron Parsons, um professor associado UC Berkeley da astronomia e investigador principal para HERA. "Eventualmente, todos eles se cruzaram e você tem essa bolha über, deixando o universo como nós observamos hoje: entre as galáxias do gás é essencialmente todo ionizado."

Essa é a teoria, de qualquer maneira. HERA espera pela primeira vez para observar este marco cósmica chave e, em seguida, mapear a evolução da reionização a cerca de 1 bilhão de anos após o Big Bang.

"Temos inclinou-se uma tonelada sobre a cosmologia do nosso universo a partir de estudos de radiação cósmica de fundo, mas essas experiências estão observando apenas o casca fina de luz que foi emitida a partir de um grupo de prótons e elétrons que finalmente combinadas em hidrogênio neutro 380.000 anos após o Big bang, "disse ele. "Sabemos que a partir desses experimentos que o universo começaram neutro, e sabemos que ele terminou ionizado, e estamos a tentar mapear como a transição entre os dois."

A linha do tempo cósmico 13,8 bilhões de anos mostrado acima indica a era logo após o Big Bang observada pelo satélite Planck, a era das primeiras estrelas e galáxias observadas pelo HERA e a era da evolução da galáxia a serem observadas pelas futuro da NASA James Webb Espaço Telescópio.

"Antes da alvorada cósmica, o universo brilhava da radiação cósmica de fundo de microondas, mas não havia estrelas iluminando o universo", disse David DeBoer, um astrônomo de pesquisa em Radio Astronomy Laboratory da UC Berkeley. "Em algum ponto, o hidrogênio neutro semeado as estrelas e buracos negros e galáxias que reacendeu o universo e levaram à época de reionização".

A matriz HERA, o que pode, eventualmente, expandir-se para 350 telescópios, é constituído por pratos de rádio olhando fixamente para cima, medição da radiação originalmente emitido num comprimento de onda de 21 centímetro - a transição hiperfina no átomo de hidrogénio - que tem sido vermelho-deslocado por um factor de 10 ou mais desde que foi emitida cerca de 13 bilhões de anos atrás. Os pesquisadores esperam detectar as fronteiras entre as bolhas de hidrogênio ionizado - invisíveis para HERA - eo hidrogênio neutro ou atômica circundante.

Ao sintonizar o receptor para diferentes comprimentos de onda, que pode mapear os limites da bolha em diferentes distâncias ou desvios para o vermelho para visualizar a evolução das bolhas ao longo do tempo.

"HERA também pode nos dizer muito sobre como as galáxias se formam", disse Parsons. "As galáxias são organismos muito complexos que se alimentam de volta sobre si mesmos, regulando a sua própria formação de estrelas e do gás que cai neles, e nós realmente não entendo como eles vivem, especialmente neste momento inicial, quando o fluxo de gás de hidrogênio acaba como estruturas complexas com braços espirais e buracos negros no meio. a época de reionização é uma ponte entre a cosmologia que pode, teoricamente, calcular a partir de primeiros princípios e as astrofísica que observamos hoje e tentar entender ".

Os parceiros da UC Berkeley, em HERA são a Universidade de Washington, UCLA, Universidade Estadual do Arizona, a Rádio Observatório Astronómico Nacional, da Universidade da Pensilvânia, o Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Universidade Brown, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, o Square Kilometre Array em África do Sul e da Scuola Normale Superiore em Pisa, Itália.

Outros colaboradores são o Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica em Cambridge, Massachusetts, a Universidade de KwaZulu Natal, da Universidade de Western Cape e da Universidade de Rhodes, todos na África do Sul, e California State Polytechnic University em Pomona.

"Os astrônomos querem saber o que aconteceu com o universo depois que surgiu a partir de suas chamadas" idade das trevas ' ", disse Rich Barvainis, diretor do programa National Science Foundation, que financia HERA. "HERA vai nos ajudar a responder a essa pergunta, não estudando as estrelas primordiais e as próprias galáxias, mas sim através do estudo de como esses objetos mudou a natureza do espaço intergaláctico."

A chave para detectar essas bolhas de percolação de gás ionizado a partir da época de reionização é um receptor que pode detectar sinais de rádio de hidrogênio neutro um milhão de vezes mais fraca do que o ruído de rádio nas proximidades.

"O ruído em primeiro plano, principalmente emissão de sincrotrão de elétrons em espiral em campos magnéticos em nossa própria galáxia, é de cerca de um milhão de vezes mais forte que o sinal", disse DeBoer. "Este é um problema real, porque é como olhar para um vaga-lume na frente de um holofote incrivelmente poderoso. Estamos tentando ver o vaga-lume e filtrar o holofote."

A colaboração HERA espera que, eventualmente, expandir para 330 pratos de rádio na matriz do núcleo, cada apontada directamente para cima para medir a radiação emitida originalmente cerca de 13 bilhões de anos atrás. Vinte pratos outrigger (não mostrados) também estão planejadas, levando a matriz até 350 pratos total.

experiências anteriores, como a matriz de precisão levou-Berkeley UC Sondagem do Epoch de Reionização (papel) na África do Sul e a matriz Murchison Widefield (MWA) na Austrália, não têm sido suficientemente sensível para detectar este sinal, mas com pratos maiores e melhores processamento de sinal, HERA deve fazer o truque.

"HERA é um edifício instrumento de próxima geração única sobre o património de papel", disse Parsons, que ajudou a construir PAPEL uma década atrás, quando ele era um estudante de pós-graduação trabalhando com o falecido UC Berkeley astrônomo Donald Backer. "É no mesmo local como o papel, nós estamos usando um monte de o mesmo equipamento, mas importante reunimos muito mais colaboradores, incluindo um monte de a equipe dos EUA que tem trabalhado com MWA."

A estratégia é construir um arranjo hexagonal de pratos de rádio que minimiza o ruído, tais como reflexões de rádio nos pratos e fios, que obscurecem o sinal. O valor de um supercomputador de campo matrizes de portas programáveis ​​irá cruzar-correlacionar os sinais das antenas para finamente mapear uma faixa de 10 graus do céu do sul centrado em menos-30 graus de latitude. Usando uma técnica adotada a partir de papel, que vai empregar este poder de processamento do computador para eliminar o ruído variando lentamente em todo o espectro de comprimentos de onda - 150-350 centímetros - para revelar o sinal rapidamente variando de hidrogênio neutro como eles sintonia em todo o espectro de rádio.

Os astrônomos já descobriram indícios de reionização, disse Parsons. As medições da polarização da radiação cósmica de fundo mostram que alguns dos fótons emitidos naquele tempo no início do universo foram espalhados ao intervir elétrons eventualmente criados pelas primeiras estrelas e galáxias. E levantamentos de galáxias apareceram algumas galáxias muito distantes que mostram a atenuação intervindo hidrogênio neutro intergaláctico, talvez o último pedaço restante antes reionização foi completa.

"Nós temos uma indicação de que a reionização deveria ter acontecido, e estamos recebendo sugestões de quando ele poderia ter acabado, mas não temos nada a dizer-nos o que está acontecendo durante a mesma.", Acrescentou Parsons. "Isso é o que nós esperamos aprender com HERA, o processo real passo-a-passo de como reionização aconteceu."

Uma vez que os astrônomos sabem o processo de reionização, eles podem calcular o espalhamento de radiação da era da recombinação - a radiação cósmica de fundo, ou CMB - e remover alguns dos erros que o torna difícil de detectar as ondas gravitacionais produzidas pela inflação logo após o Big bang.

"Há um monte de cosmologia que pode fazer com HERA", disse Parsons. "Nós aprendemos muito com a casca fina da CMB, mas aqui vamos estar a olhar para um espaço tridimensional. Algo como 80 por cento do universo observável pode ser mapeada usando a linha de 21 centímetros, de modo que este se abre a próxima geração da cosmologia ".

Parsons e DeBoer comparar HERA para o primeiro experimento para detectar a radiação cósmica de fundo, o Cosmic Background Explorer, que atingiu sua meta em 1992 e ganhou por seus líderes - George Smoot da UC Berkeley e Lawrence Berkeley National Laboratory, e John Mather da NASA - o Prêmio Nobel 2006 de Física.

"Em última instância, o objetivo é chegar ao ponto foram na verdade estamos fazendo imagens, assim como as imagens CMB temos visto", disse DeBoer. "Mas isso é muito, muito difícil, e precisamos aprender um pouco sobre o que está procurando e os instrumentos de que precisamos para chegar lá. Esperamos que o que nós desenvolvemos permitirá que o Square Kilometre Array ou outro grande projeto para realmente faça estas imagens e obter muito mais da ciência a partir desta época crucial na nossa história cósmica ".

O Galaxy diário via Universidade da Califórnia - Berkeley

NASA: Auroras 'Dance Eléctrica Criado por ventos solares eo campo magnético da Terra

As auroras majestosas têm cativado os seres humanos há milhares de anos, mas a sua natureza - o fato de que as luzes estão eletromagnética e responder à atividade solar - só foi realizado nos últimos 150 anos. Graças a observações multi-satélite coordenadas e uma rede mundial de sensores magnéticos e câmeras, estudo minucioso das auroras tornou-se possível nas últimas décadas.No entanto, auroras continuam a mistificar, dançando muito acima do solo para alguns, até agora, o ritmo sem ser detectado.

Usando dados de NASA Time History of Events e macroscópicos de interações durante Substorms, ou THEMIS, os cientistas observaram campo magnético vibração da Terra em relação às luzes do norte que dançam no céu nocturno sobre o Canadá. Themis é uma missão de cinco nave espacial dedicada à compreensão dos processos por trás auroras, que irrompem no céu em resposta a mudanças no ambiente magnético da Terra, chamado de magnetosfera.

Estas novas observações permitiram aos cientistas ligar directamente perturbações específicas intensas na magnetosfera à resposta magnética no chão. Um artigo sobre estes resultados foi publicado na revista Nature Physics em 12 de setembro de 2016.

"Fizemos observações semelhantes antes, mas apenas em um lugar de cada vez - na terra ou no espaço", disse David Sibeck, THEMIS cientista do projeto na NASA Goddard Space Flight Center em Greenbelt, Maryland, que não participou o estudo. "Quando você tem as medições em ambos os lugares, você pode relacionar as duas coisas juntas."

Compreender como e por que as auroras ocorrem nos ajuda a aprender mais sobre o ambiente espaço complexo em torno do nosso planeta. Radiação e energia em quase espaço Terra pode ter uma variedade de efeitos em nossos satélites - de perturbar seus aparelhos eletrônicos para aumentar o arrasto de atrito e interrompendo os sinais de comunicação ou navegação. Como a nossa dependência do GPS cresce e exploração do espaço se expande, precisa de previsão do clima espacial torna-se cada vez mais importante.

rendição do artista abaixo (não à escala) de uma secção transversal da magnetosfera, com o vento solar à esquerda em linhas de campo amarelas e magnéticas que emanam da Terra em azul. Os cinco sondas Themis foram bem posicionada para observar diretamente uma linha de campo magnético particular no que se oscilou para trás e aproximadamente a cada seis minutos.Neste ambiente instável, elétrons no espaço próximo à Terra, descritos como pontos brancos, transmitir rapidamente as linhas de campo magnético no sentido dos pólos da Terra. Lá, eles interagem com partículas de oxigênio e nitrogênio na atmosfera superior, liberando fótons e iluminando uma região específica da Aurora. (Emmanuel Masongsong / UCLA EPSS / NASA)

O ambiente espacial de todo o nosso sistema solar, tanto perto da Terra e muito além de Plutão, é determinada pela atividade do sol, que ciclos e flutua através do tempo. O sistema solar é preenchido com o vento solar, o fluxo constante de partículas carregadas do sol. A maior parte do vento solar é desviada da Terra pela magnetosfera protetora do nosso planeta.

No entanto, sob as condições certas, algumas partículas solares e energia pode penetrar a magnetosfera, perturbando campo magnético da Terra no que é conhecido como um substorm. Quando o campo magnético do vento solar se transforma o sul, o lado diurno, ou no lado voltado para o sol, dos contratos magnetosfera interior. O back-end, o chamado magnetotail, estende-se como uma faixa de borracha. Quando o magnetotail esticada finalmente agarra para trás, ele começa a vibrar, muito parecido com uma mola se movendo para trás e para frente. auroras brilhantes podem ocorrer durante esta fase da substorm.

Neste ambiente instável, elétrons próximo à Terra fluxo de espaço rapidamente para baixo linhas de campo magnético no sentido dos pólos da Terra. Lá, eles interagem com partículas de oxigênio e nitrogênio na atmosfera superior, liberando fótons para criar faixas de luz que cobra através do céu.

Para mapear dança elétrica das auroras, os cientistas fizeram imagens da brilho e aurora escurecimento sobre o Canadá com câmeras All-Sky. Eles simultaneamente utilizados sensores magnéticos terrestres em todo o Canadá e da Groenlândia para medir correntes elétricas durante o substorm geomagnético. Mais longe no espaço, as cinco sondas Themis foram bem posicionada para recolher dados sobre o movimento das linhas de campo interrompido.

Os cientistas descobriram a aurora se mudou em harmonia com a linha de campo vibratório. linhas do campo magnético oscila em um ciclo de aproximadamente seis minutos, ou o período, ea aurora iluminou e esmaecido no mesmo ritmo.

"Tivemos o prazer de ver um jogo tão forte", disse Evgeny Panov, principal autor e pesquisador do Instituto de Pesquisas Espaciais da Academia Austríaca de Ciências, em Graz. "Estas observações revelam o elo perdido na conversão de energia magnética a energia da partícula que alimenta a aurora."

O brilho e escurecimento da aurora corresponde ao movimento dos elétrons e linhas de campo magnético.

"Durante o curso deste evento, os elétrons estão lançando-se em direção à terra, em seguida, saltar para trás fora da magnetosfera, em seguida, atirando-se para trás", disse Sibeck.

Quando as ondas bater na praia, eles espirrar e espuma, e depois recuar. A onda de elétrons aprovar uma moção similar. A aurora ilumina quando a onda de elétrons bate na atmosfera superior, e escurece quando ele ricocheteia.

Antes deste estudo, os cientistas a hipótese de que oscilantes linhas do campo magnético orientar a aurora. Mas o efeito ainda não tinha sido observada porque requer as sondas Themis a ser localizado em apenas o lugar certo sobre os sensores terrestres, para coordenar adequadamente os dados. Neste estudo, os cientistas coletaram THEMIS dados em um momento em que as sondas foram fortuitamente posicionado para observar a substorm.

Themis é uma missão do programa Explorer, da NASA, que é gerido pelo Goddard. Universidade da Califórnia, de Berkeley Ciências Espaciais Laboratório supervisiona as operações de missão. Os geradores de imagens de todo o céu e magnetômetros são operados conjuntamente pela UC Berkeley, UCLA, Universidade de Calgary e da Universidade de Alberta, no Canadá.

O Galaxy diário via NASA / Goddard Space Flight Center

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Da ESA Gaia Satellite --Unveils um impressionante 3-D Mapa de Nossa Via Láctea

O primeiro catálogo de mais de um bilhão de estrelas de Gaia satélite da ESA foi publicada hoje - a maior pesquisa de todo o céu de objetos celestes até à data.Em seu caminho para montar o mais detalhado mapa 3-D já feito da nossa Via Láctea, Gaia tem fixado para baixo a posição precisa sobre o céu e o brilho de 1142 milhões de estrelas.

"O lançamento de hoje nos dá uma primeira impressão dos dados extraordinário que nos esperam e que vai revolucionar a nossa compreensão de como as estrelas são distribuídos e mover-se em toda a nossa galáxia", diz Álvaro Giménez, Director de Ciência da ESA.

Lançada 1000 dias atrás, Gaia iniciou os seus trabalhos científicos em Julho de 2014. Esta primeira versão é baseada em dados recolhidos durante seus primeiros 14 meses de varredura do céu, até setembro de 2015.

"O mapa bonito estamos publicando hoje mostra a densidade de estrelas medidos por Gaia por todo o céu, e confirma que os dados coletados excelentes durante o seu primeiro ano de operações", diz Timo Prusti, Gaia cientista do projeto na ESA.

As listras e outros artefactos na imagem refletir como Gaia varre o céu, e irá gradualmente desaparecer à medida que mais varreduras são feitas durante a missão de cinco anos.

Transformar a informação em bruto em posições estelares úteis e confiáveis ​​para um nível de precisão não possível antes é um procedimento extremamente complexo, confiada a uma colaboração pan-europeia de cerca de 450 cientistas e engenheiros de software: o processamento Gaia Dados e Análise Consortium, ou DPAC. 

Além de processar o completo catálogo de bilhões de estrelas, os cientistas analisaram em detalhe os cerca de dois milhões de estrelas em comum entre o primeiro ano de Gaia ea Hipparcos mais cedo e Tycho-2 Catálogos, ambos derivados da missão Hipparcos da ESA, que mapeou o céu mais de duas décadas atrás.

Ao combinar os dados Gaia com informações a partir desses catálogos menos precisas, foi possível começar a desembaraçar os efeitos de "paralaxe" e "movimento próprio", mesmo a partir do primeiro ano de apenas observações.Parallax é um pequeno movimento na posição aparente de uma estrela causada pela revolução anual da Terra em torno do Sol e depende da distância de uma estrela de nós, enquanto movimento próprio é devido ao movimento físico de estrelas através do Galaxy.

Desta forma, os cientistas foram capazes de estimar distâncias e movimentos para os dois milhões de estrelas espalhados por todo o céu no Tycho-Gaia astrometric solução combinada, ou TGAs.

Este novo catálogo é duas vezes mais preciso e contém quase 20 vezes tantas estrelas como a referência definitiva anterior para astrometria, o Catálogo Hipparcos.

Como parte de seu trabalho em validar o catálogo, os cientistas DPAC têm realizado um estudo de aglomerados abertos estelares - grupos de estrelas jovens que nasceram juntos - que demonstra claramente o melhoramento permitiu pelos novos dados.

"Com Hipparcos, só podemos analisar a estrutura 3-D ea dinâmica das estrelas no Hyades, o aglomerado aberto mais próximo do Sol, e medir distâncias para cerca de 80 clusters de até 1600 anos-luz de nós", diz Antonella Vallenari de o Istituto Nazionale di Astrofísica (INAF) e do Observatório Astronómico de Pádua, Itália. "Mas, com os primeiros dados de Gaia, é agora possível medir as distâncias e movimentos de estrelas em cerca de 400 conjuntos de até 4800 anos-luz de distância.

Para os 14 aglomerados abertos mais próximos, os novos dados revelam muitas estrelas surpreendentemente longe do centro do aglomerado pai, provavelmente fugindo para preencher outras regiões do Galaxy. "

Muitos aglomerados estelares mais serão descobertos e analisados ​​em maior detalhe com os dados extraordinário que Gaia continua a recolher e que será lançado nos próximos anos.

O novo censo estelar também contém 3194 estrelas variáveis, estrelas que ritmicamente incham e encolhem em tamanho, levando a mudanças periódicas de brilho.

Muitas das variáveis ​​vistos por Gaia estão na Grande Nuvem de Magalhães, um dos nossos vizinhos galácticos, uma região que foi digitalizada várias vezes durante o primeiro mês de observações, permitindo uma medição precisa do seu brilho em mudança. 
Detalhes sobre as variações de brilho destas estrelas, 386 das quais são novas descobertas, são publicadas como parte do lançamento de hoje, juntamente com um primeiro estudo para testar o potencial dos dados.

"Estrelas variáveis ​​Cefeidas como e RR Lyraes são indicadores valiosos de distâncias cósmicas", explica Gisella Clementini do INAF e do Observatório Astronómico de Bolonha, Itália.

"Enquanto paralaxe é usado para medir distâncias para grandes amostras de estrelas na Via Láctea diretamente, estrelas variáveis ​​fornecem um passo indireta, mas crucial em nosso 'escala de distância cósmica", o que nos permite estendê-la a galáxias distantes. "

Isto é possível porque alguns tipos de estrelas variáveis ​​são especiais. Por exemplo, no caso de Cepheid estrelas, mais brilhante que são intrinsecamente, as suas variações de brilho mais lentas. O mesmo é verdadeiro para RR Lyraes quando observada em luz infravermelha. O padrão de variabilidade é fácil de medir e pode ser combinado com o brilho aparente de uma estrela para inferir a sua verdadeira brilho.

Este é o lugar onde Gaia entra em cena: no futuro, os cientistas serão capazes de determinar distâncias muito precisos para uma grande amostra de estrelas variáveis ​​através de medições de paralaxe de Gaia. Com esses, eles vão calibrar e melhorar a relação entre o período eo brilho dessas estrelas, e aplicá-lo para medir distâncias além do nosso Galaxy. Uma aplicação preliminar dos dados do TGAs parece muito promissor.

"Este é apenas o começo: nós medimos a distância para a Grande Nuvem de Magalhães para testar a qualidade dos dados, e temos uma prévia das melhorias dramáticas que Gaia em breve trará para a nossa compreensão de distâncias cósmicas", acrescenta o Dr. Clementini .

Conhecer as posições e movimentos das estrelas no céu para precisão surpreendente é uma parte fundamental de estudar as propriedades e os antecedentes da Via Láctea e para medir distâncias a estrelas e galáxias, mas também tem uma variedade de aplicações mais perto de casa - por exemplo, , no Sistema Solar.

Em 19 de julho de 2016, Plutão passou na frente da estrela fraca UCAC4 345-180315, oferecendo uma rara oportunidade para estudar a atmosfera do planeta anão como a estrela primeiro desapareceram gradualmente e depois reapareceu atrás de Pluto (abaixo).

Esta ocultação estelar era visível apenas a partir de uma estreita faixa que se estende por toda a Europa, similar ao caminho totalidade que um eclipse solar estabelece na superfície do nosso planeta. conhecimento preciso da posição da estrela foi crucial para apontar os telescópios na Terra, então a libertação antecipada excepcional da posição de Gaia para esta estrela, que foi 10 vezes mais preciso do que anteriormente disponível, foi fundamental para a monitorização bem sucedida deste evento raro.

Os primeiros resultados sugerir uma pausa no aumento da pressão intrigante da ténue atmosfera de Plutão, algo que tem sido registrada desde 1988, apesar de o planeta anão se afastando do Sol, o que sugere uma queda de pressão devido ao arrefecimento da atmosfera.

Estes três exemplos demonstram como presentes e futuras de dados de Gaia irá revolucionar todas as áreas da astronomia, o que nos permite investigar o nosso lugar no Universo, da nossa vizinhança local, o Sistema Solar, a Galactic e até mesmo maior, escalas cosmológicas.

Esta primeira versão dados mostram que a missão está no bom caminho para atingir o seu objetivo final: mapear as posições, distâncias e movimentos de um bilhão de estrelas - cerca de 1% do conteúdo estelar da Via Láctea - em três dimensões para uma precisão sem precedentes.

"O caminho para hoje não foi sem obstáculos: Gaia encontrou um número de desafios técnicos e que tomou um extenso esforço de colaboração para aprender a lidar com eles", diz Fred Jansen, gerente da missão Gaia da ESA. 

O Galaxy diário via Agência Espacial Europeia

Crédito da imagem: topo da página, uma vista de todo o céu de estrelas em nossa galáxia - a Via Láctea - e galáxias vizinhas, com base no primeiro ano de observações de Gaia satélite da ESA, a partir de julho de 2014 a setembro de 2015. Crédito: ESA / Gaia / DPAC. imagem Plutão, B. Sicardy (Lesia, Observatoire de Paris, França), P. Tanga (Observatoire de la Côte d'Azur, Nice, França), A. Carbognani (Osservatorio Astronomico Valle d'Aosta, Itália), Rodrigo Leiva ( Lesia, Observatoire de Paris)

"É da nossa estrela mais próxima do planeta Proxima B habitável?" --Three Top astrofísicos Ponder

"É da nossa estrela mais próxima do planeta Proxima B habitável?" --Three Top astrofísicos Ponder

A descoberta de Proxima b é a maior descoberta exoplaneta desde a descoberta de exoplanetas. O planeta não é muito maior do que a Terra e reside na "zona habitável" do vizinho estelar mais próximo do Sol, a estrela vermelha anã-Proxima Centauri. Este planeta pode representar melhor chance da humanidade para procurar vida entre as estrelas. Mas é Proxima b habitável? É habitada?Estas perguntas são impossíveis de responder neste momento porque nós sabemos tão pouco sobre o planeta, mas três astrofísicos propuseram possíveis respostas.

Dois astrofísicos em Harvard acreditam que Telescope da NASA James Webb Space (JWST), programado para lançamento em 2018, poderia fornecer a resposta em tempo recorde, por amostragem, a luz do sistema de estrelas. O planeta Terra em massa recém-detectado, Proxima b na zona habitável de Proxima Centauri poderia abrigar vida - se ele tem uma atmosfera que suporta a água líquida superfície.

"Com a luz que detectamos, podemos perguntar se este mundo se parece com uma rocha nua. Se isso não acontecer, pode haver uma atmosfera, e também pode haver um oceano, que a vida exige", diz Avi Loeb, astrofísico na Universidade de Harvard ,, que co-autor de um estudo de pré-impressão no arXiv com Laura Kreidberg, astrônomo de Harvard que estuda atmosferas de exoplanetas. "Levaria apenas [11 dias] em tempo de observação," seu tempo em órbita real, Loeb disse Business Insider .

Rory Barnes, Como um astrobiologist e astrônomo da Universidade de Washington, e um membro do Virtual Planetary Lab da NASA, tem investigado a habitabilidade de planetas orbitando anãs vermelhas por anos. A descoberta de Proxima b inspirou seu artigo Oportunidades e Obstáculos para a vida na Promixa B a partir do qual nós já citado abaixo. Sendo do tamanho da Terra e na zona habitável são apenas os primeiros dois requisitos para um planeta para suportar a vida, e a lista de requisitos é muito mais longo para planetas que orbitam anãs vermelhas que para estrelas como o nosso Sol

Se Proxima b é de fato habitável, o que significa que possui água líquida ou mesmo habitada, ou seja, a vida está presente, então ele terá percorrido um caminho evolutivo muito diferente do que a Terra. Esta diferença é frustrante, em que ele vai fazer interpretações iniciais desafiador, mas também emocionante, já que oferece a oportunidade de aprender como do tamanho da Terra planetas evoluir em nosso universo. Se Proxima b é um deserto estéril ou cheias de vida, estamos agora a embarcar em uma era sem precedentes da descoberta, que pode finalmente dar uma resposta a essa pergunta antiquíssima "Estamos sozinhos?", Diz Barnes. 
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representação de um artista de Proxima b. (Planetary Habitabilidade Laboratório / Universidade de Porto Rico em Arecibo)

Uma das preocupações originais para a habitabilidade de planetas orbitando anãs vermelhas foi que eles se tornariam "tidally bloqueado", o que significa que um hemisfério enfrenta permanentemente a estrela hospedeira. Este estado é semelhante à rotação da Lua, em que as mesmas forças de maré que aumentam ondas no nosso oceano causaram a Lua para mostrar apenas uma face à Terra.

Os astrónomos pensam Proxima b estar preso como a Lua, mas em vez de sempre voltado para a Terra, um lado da Proxima b sempre voltado para sua estrela: inundado de luz do dia permanente, o outro lado preso em uma noite fria interminável. Se Proxima b tem uma atmosfera, no entanto, diz Loeb do Harvard, seria não apenas circulam calor do lado diurno para o lado da noite, mas também evitar que a água do planeta a partir de ebulição para o espaço.

A imagem no topo da página mostra o que um tidally bloqueado habitável Proxima b pode parecer, também chamado de um "globo ocular Terra." Um anel de habitabilidade poderia existir entre os lados dia e noite. (Beau.TheConsortium / Wikia).

"Nós basicamente nos perguntamos," disse Loeb, "o que seria uma Terra tidally bloqueado olhar como se você colocá-lo junto à Proxima Centauri? Nuvens, vento e água fazem essa pergunta complicada ", ele acrescentou, mas disse que poderia, pelo menos, dizer se é uma rocha nua ou está circulando calor usando ar. Na Terra, pelo menos um terço do calor é redistribuído pelo oceano e atmosfera."

Loeb acredita que a chave para afastar uma atmosfera é se concentrar em luz infravermelha - a mesma "cor" da morna luz, invisível que os nossos corpos constantemente emitem. Quando um planeta rochoso é aquecido por uma estrela, ele absorve a luz solar e re emite-la como luz infravermelha. No entanto, planetas rochosos emitem um tipo diferente de luz infravermelha que é emitida por estrelas como Proxima Centauri.

Telescópio Espacial James Webb da NASA é especialmente concebido para observar a luz infravermelha. Então, ao invés de tentar fotografar um pequeno planeta em uma inundação de luz visível, JWST só podem precisa caçar para comprimentos de onda específicos de luz infravermelha do brilho.

"Quando olhamos para a Lua, ele mostra diferentes fases iluminadas pelo sol. Se você imaginar planeta vai em torno da estrela, veríamos diferentes fases do planeta", disse Loeb. "Passado o astro, que veria seu lado dia. Na frente da estrela, veríamos seu lado escuro. Como Proxima B move-se em torno da estrela ao longo de 11,2 dias ... nós veríamos a temperatura ou a" cor " do planeta mudando com o tempo. "

Se a observação hipotético de Loeb e Kreidberg revela que o lado escuro da Proxima b não é tão frio como deveria ser, isso significaria uma atmosfera pode ser abraçando o planeta - e redistribuindo calor para o lado noturno.

Durante décadas, os astrônomos estavam preocupados que tal planeta tidally bloqueado seria inabitável porque acreditavam que a atmosfera seria congelar e cair para a superfície do lado permanentemente escuro. Essa possibilidade é agora visto como muito improvável, porque os ventos na atmosfera vai transportar a energia ao redor do planeta e manter o calor suficiente na parte de trás para evitar que esse congelamento fora. Assim, na medida em que está em causa a estabilidade atmosférica, rotação sincronizada não é uma preocupação para a habitabilidade potencial deste planeta.

Embora rotação sincronizada não é muito perigoso para a vida, é possível que as marés para fornecer grandes quantidades de energia para a atmosfera do planeta e interior. Esta energia é muitas vezes chamado "aquecimento de maré" e é um resultado da deformação do planeta devido a alterações na força gravitacional da estrela hospedeira através diâmetro do planeta. Por exemplo, se o planeta é sobre uma órbita elíptica, quando é mais próxima da estrela, que se sente gravidade mais forte do que quando ela está mais longe. Esta variação fará com que a forma do planeta para alterar, e essa deformação pode causar fricção entre as camadas no interior do planeta, produzindo calor.

Em casos extremos, aquecimento de maré poderia desencadear o aparecimento de uma estufa como o que dessecada Venus, independente da luz das estrelas.Proxima b não é susceptível de estar nesse estado, mas o aquecimento de maré poderia ainda ser muito forte, causando erupções vulcânicas contínuas como na lua de Júpiter Io, e / ou levantar ondas enormes do mar. Com base nas informações que temos agora, não sabemos a magnitude do aquecimento de maré, mas devemos estar conscientes disso e explorar suas implicações.

Então é Proxima b habitável? A resposta curta é "É complicado", diz U de Barnes de Washington Nossas observações são poucos, e o que nós sabemos permitem uma variedade estonteante de possibilidades. Será que Proxima b migrar do outro lado da galáxia? Será que suportar uma instabilidade planetária-de todo o sistema que lançou seus planetas irmãos para o espaço profundo e mudou sua órbita? Como foi lidar com o início de alta luminosidade da sua estrela hospedeira? Do que isso é feito? Será que ele começa como um planeta Netuno-like e, em seguida, tornar-se parecido com a Terra? Tem sido implacavelmente bombardeados com flares e ejeções de massa coronal? É tidally aquecida em um estado Io-like (ou pior)? Estas questões são centrais para desbloquear habitabilidade potencial da Proxima e determinar se o nosso vizinho galáctico mais próximo é um deserto inóspito, um planeta habitado, ou de um futuro lar para a humanidade.

O último ponto não é tão retórico como pode parecer. Desde toda a vida requer uma fonte de energia, é lógico que, no longo prazo - pelo qual Barnes significa o termo loooong - planetas como Proxima b podem ser as casas ideais para a vida.Nosso Sol vai queimar em apenas 4 bilhões de anos, mas Proxima Centauri vai queimar por 4 trilhões mais. Além disso, se um "planeta c" existe e perturba um pouco a órbita de b, aquecimento de maré poderia fornecer energia modesto para o interior do b indefinidamente, fornecendo o poder de manter um ambiente estável.

O Galaxy diário via PaleRedDot.org e Business Insider