詹姆斯-韦伯以前所未有的方式捕获了“幽灵星系”图像

詹姆斯-韦伯以前所未有的方式捕获了“幽灵星系”图像詹姆斯-韦伯太空望远镜拍摄到了一张大家以往从未见过的幽灵星系(PhantomGalaxy)的详细新图像。幽灵星系也被称为Messier74，是一个旋臂星系，距离地球约3200万光年。这张新图像是作为詹姆斯-韦伯跟PHANGS项目合作的一部分而拍摄的。PHANGS全称PhysicsatHighAngularResolutioninNearbyGalaxies，以前曾对90个星系的恒星托儿所进行过首次调查。它对Messier74的观测导致了詹姆斯-韦伯对幽灵星系的新图像，并且是对19个附近星系调查的一部分。PHANGS项目想要更好地了解恒星是如何形成的。因此，它将目光投向了Messier74和我们周围的其他星系来寻找这些答案。到目前为止，这些观测的结果并没有令人感到满意。这也不是人们第一次观察Messier74。之前，哈勃太空望远镜拍摄到了这个星系的图像。虽然那张图片本身就令人惊叹，但它所包含的细节却远不及詹姆斯-韦伯捕捉到的幽灵星系的数量。Messier74通常被称为幽灵星系，这是因为它在我们的天空中显得非常微弱。这使得它很难被发现--有时甚至不可能。因此，它在天文学界被称为“幽灵”。这些正在进行的观测只是詹姆斯-韦伯研究我们宇宙工作的延续。早在7月，NASA公布了詹姆斯-韦伯的首批图像。这些图像让人们看到了早期宇宙的详细和丰富多彩的面貌。现在，詹姆斯-韦伯计划利用其红外传感器探索更多的宇宙。这些传感器使我们能看到超出人类正常标准的东西。获得幽灵星系的另一个伟大外观是詹姆斯-韦伯正在进行的工作的一个副产品。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310635.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310635.htm

引力透镜以前所未有的细节揭示暗物质的细微结构

引力透镜以前所未有的细节揭示暗物质的细微结构透镜系统MGJ0414+0534中的暗物质波动。蓝白色代表ALMA观测到的引力透镜图像。暗物质的计算分布以橙色显示；较亮区域表示暗物质浓度较高，暗橙色区域表示浓度较低。资料来源：ALMA(ESO/NAOJ/NRAO),K.T.Inoueetal.新研究以前所未有的细节揭示了暗物质的分布，最小尺度为30000光年。观测到的分布波动为暗物质的性质提供了更好的约束。神秘的暗物质占宇宙物质的大部分。暗物质是不可见的，只有通过引力效应才能让人们知道它的存在。暗物质从未在实验室中被分离出来，因此研究人员必须依靠"自然实验"来研究它。引力透镜是自然实验的一种。有时，由于随机的机缘巧合，从地球上看，宇宙中距离不同的两个物体会位于同一条视线上。当这种情况发生时，前景天体周围的物质所造成的空间曲率就像透镜一样，使背景天体的光线路径发生弯曲，从而形成透镜图像。然而，在自然实验中很难达到探测质量小于星系的暗物质团块的高分辨率，因此暗物质的确切性质一直没有得到很好的证实。引力透镜系统MGJ0414+0534的概念图。与透镜星系相关的暗物质显示为淡蓝色和白色。星系际空间的暗物质用橙色表示。实线表示受引力弯曲的无线电波的实际路径。虚线表示透镜图像的明显观测位置。图片来源：NAOJ,K.T.Inoue由日本景代大学教授KaikiTaroInoue领导的日本研究小组利用ALMA（阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列）研究了金牛座方向上被称为MGJ0414+0534的引力透镜系统。在这个系统中，由于大质量星系对光线的引力作用，前景天体形成的背景天体图像不是一个，而是四个。借助弯曲效应和新的数据分析方法，研究小组能够以前所未有的高分辨率探测到暗物质沿视线分布的波动，最小尺度可达3万光年。家观测到的暗物质分布所提供的新约束条件与缓慢移动或"冷"暗物质粒子的模型是一致的。未来，研究小组计划通过更多的观测来进一步制约暗物质的性质。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397475.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1397475.htm

CEERS项目允许人们以前所未有的方式观看韦伯的最耀眼照片

CEERS项目允许人们以前所未有的方式观看韦伯的最耀眼照片据BGR报道，本月早些时候，詹姆斯·韦伯太空望远镜团队发布了一些迄今为止最耀眼的照片。不仅如此，美国宇航局（NASA）还分享了韦伯迄今为止拍摄的最大图像。这张图片被分解成四个板块，是韦伯放大的星系和天体的拼接图。更令人震惊的是，詹姆斯·韦伯和宇宙演化早期发布科学调查(CEERS)项目团队终于给人们提供了一个自己放大图像的方法。这张图片是詹姆斯·韦伯的CEERS研究的一部分，在12月底之前仍有6张图片需要拍摄。这张图片大约是詹姆斯·韦伯在7月12日分享的最初的深场图片的八倍，它的四个板块内包括了一些惊人的星系。根据EarthSky.org的报道，这些图像是詹姆斯·韦伯望远镜的NIRCam在整个2022年计划拍摄的10张图像中的4张。这些最新的詹姆斯·韦伯为CEERS拍摄的图像是围绕着北斗七星的斗柄周围的一片天空。图像中可以看到多个星系和其他天体，但其中最引人注目的包括一个红移为z=0.16的螺旋星系。也有很多蓝色的、形成星系的星系团。这些詹姆斯-韦伯CEERS图像的重要之处在于人们可以放大。如果你前往CEERS网站，你可以调出一个詹姆斯·韦伯CEERS调查的可放大版本。如果你下载高分辨率的版本，你可以大幅放大。这将使你更清楚地看到詹姆斯·韦伯能够捕捉到的细节。詹姆斯·韦伯已经捕获了一组非常独特的图像。拍摄这些大量的、详细的照片是詹姆斯·韦伯望远镜如此与众不同的部分原因。此外，由于太空望远镜利用红外光信号，它还可以探测到系外行星上的二氧化碳。詹姆斯-韦伯和CEERS项目将共同揭开关于我们宇宙的一些惊人信息。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1309295.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1309295.htm

科学家以前所未有的"实时"视角揭示大脑的复杂性

科学家以前所未有的"实时"视角揭示大脑的复杂性要掌握这种复杂程度的信息极具挑战性，因此我们必须采用先进的技术，在微观层面上解码大脑内部发生的微小而复杂的相互作用。因此，成像技术成为神经科学领域的关键工具。约翰-丹泽尔（JohannDanzl）在国际科学与技术协会（ISTA）的研究小组开发的新型成像和虚拟重建技术是大脑活动成像技术的一大飞跃，并被恰当地命名为LIONESS-即实时信息优化纳米镜成像技术（LiveInformationOptimizedNanoscopyEnablingSaturatedSegmentation）。LIONESS是一个用于成像、重建和分析活体脑组织的管道，其全面性和空间分辨率是迄今为止无法实现的。a:复杂的神经元环境b:LIONESS可以对样本进行成像和重建，从而阐明活体脑组织中的许多动态结构和功能。资料来源：JohannDanzl"有了LIONESS，我们第一次有可能对活脑组织进行全面、密集的重建。通过对组织进行多次成像，LIONESS让我们能够观察和测量大脑中的动态细胞生物学过程，"第一作者PhilippVelicky说。"输出结果是细胞排列的三维重建图像，时间是第四维，因为样本可以在几分钟、几小时或几天内成像。"LIONESS的优势在于精良的光学技术和构成其核心的两级深度学习（一种人工智能方法）：第一级提高图像质量，第二级识别密集神经元环境中的不同细胞结构。该管道是丹泽尔小组、比克尔小组、乔纳斯小组、诺瓦里诺小组、ISTA科学服务单位以及其他国际合作者的合作成果。"ISTA的约翰-丹兹尔（JohannDanzl）说："我们的方法是组建一个充满活力的科学家小组，他们拥有独特的跨学科综合专长，共同致力于填补脑组织分析领域的技术空白。重建活体脑组织的管道。通过优化的激光聚焦采集显微镜图像--图像处理（DL）--分割（DL）--三维视觉分析。图片来源：JohannDanzl跨越障碍以前可以通过电子显微镜重建脑组织。这种方法根据样本与电子的相互作用对样本进行成像。尽管电子显微镜能捕捉几纳米（百万分之一毫米）分辨率的图像，但它要求样本固定在一种生物状态，需要对样本进行物理切片才能获得三维信息。因此，无法获得动态信息。另一种以前已知的技术是光学显微镜，它可以通过"光学"而不是物理切片来观察活体系统和记录完整的组织体积。然而，由于光波产生图像的特性，光显微镜的分辨率受到严重影响。其最佳分辨率为几百纳米，过于粗糙，无法捕捉脑组织中重要的细胞细节。利用超分辨率光学显微镜，科学家们可以打破这一分辨率障碍。这一领域的最新研究成果被称为"超分辨率阴影成像"（SUSHI，Super-resolutionShadowImaging），它表明，在细胞周围的空间中涂抹染料分子，并应用获得诺贝尔奖的超分辨率技术STED（受激辐射损耗）显微镜，就能显示出所有细胞结构的超分辨率"阴影"，从而将它们在组织中可视化。LIONESS可以对样本进行成像和重建，从而阐明活体脑组织中的许多动态结构和功能。资料来源：朱莉娅-柳奇克（JuliaLyudchikISTA）尽管如此，要想通过提高分辨率来对整个体积的脑组织进行成像，从而与脑组织复杂的三维结构相匹配，这一直是不可能的。这是因为在提高分辨率的同时，还需要对样本进行高负荷的成像光照，这可能会损坏或"损坏"微妙的活体组织。这就是LIONESS的优势所在，根据作者的说法，LIONESS是在"快速、温和"的成像条件下开发的，因此能保持样本的活力。该技术在提供各向同性超分辨率的同时--即在所有三个空间维度上都同样出色--还能以三维纳米级分辨率的细节观察组织的细胞成分。在成像步骤中，LIONESS从样本中收集的信息越少越好。随后进行第一个深度学习步骤，在称为"图像复原"的过程中填充有关脑组织结构的额外信息。通过这种创新方式，它可以实现约130纳米的分辨率，同时又足够温和，可以对活脑组织进行实时成像。这些步骤共同实现了深度学习的第二步，这一次是让极其复杂的成像数据变得有意义，并以自动化的方式识别神经元结构。ISTA科学家约翰-丹兹尔（JohannDanzl）在奥地利科技研究所的实验室中。图片来源：NadinePoncioniISTA定位Danzl说："跨学科的方法使我们能够打破解析力和活体系统光照的相互交织限制，使复杂的三维数据变得有意义，并将组织的细胞结构与分子和功能测量结合起来。"在虚拟重建方面，Danzl和Velicky与视觉计算专家合作：ISTA的Bickel小组和哈佛大学HanspeterPfister领导的小组，他们在自动分割（自动识别组织中的细胞结构的过程）和可视化方面贡献了自己的专业知识，ISTA的图像分析科学家ChristophSommer也提供了进一步的支持。在复杂的标记策略方面，来自爱丁堡、柏林和国际科学与技术机构的神经科学家和化学家也做出了贡献。因此，在同一活体神经元回路中进行功能测量（即读出细胞结构和生物信号活动）成为可能。这项工作是通过与ISTA的Jonas小组合作，对进入细胞的钙离子通量进行成像并测量细胞电活动来完成的。小组提供了人脑有机体，这种有机体通常被昵称为迷你大脑，可以模拟人脑的发育过程。作者强调，所有这一切都得益于ISTA顶尖科学服务部门的专业支持。大脑的结构和活动是高度动态的；其结构随着大脑执行和学习新任务而不断演变。大脑的这一特性通常被称为"可塑性"。因此，观察大脑组织结构的变化对于揭开其可塑性背后的秘密至关重要。国际科学与技术协会开发的新工具通过揭示亚细胞结构并捕捉这些结构如何随时间发生变化，显示出了解脑组织以及其他潜在器官功能结构的潜力。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382361.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382361.htm