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    Pesquisadores recorrem a cientistas cidadãos para obter ajuda na identificação de ondas gravitacionais

    Alunos de graduação em ciências espaciais Jordan Taylor, Jessica Page, e Ankur Shah fazem parte de uma equipe de cientistas que ajuda a classificar os sinais de ondas gravitacionais detectados pelo Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro a Laser. Crédito:Michael Mercier | UAH

    O termo "crowdsourcing" existe apenas na última década, mas os casos de crowdsourcing - em que as partes interessadas recrutam o público em geral para fornecer os serviços necessários - datam de centenas de anos.

    Um dos primeiros exemplos conhecidos é a Lei da Longitude, que foi estabelecido pelo Parlamento britânico em 1714. Na esperança de reduzir a frequência de desastres marítimos, a lei ofereceu uma recompensa financeira significativa para qualquer pessoa que pudesse desenvolver um simples, maneira prática de determinar com precisão a longitude de um navio no mar. A maior soma finalmente foi para John Harrison, um carpinteiro e relojoeiro autodidata, cujo cronômetro marítimo revolucionaria a navegação.

    Desnecessário dizer, crowdsourcing tornou-se exponencialmente mais fácil desde o advento da Internet. Com o clique de um botão, usuários de computador em todo o mundo - conhecidos como "cientistas cidadãos" - podem ajudar os hidrólogos a analisar os padrões de interceptação de neve na floresta, historiadores transcrevem relatos de primeira mão de membros do Corpo do Exército da Austrália e da Nova Zelândia durante a Primeira Guerra Mundial, e os quiropterologistas identificam os padrões de comportamento noturno dos morcegos de nariz comprido menores.

    Agora, Dr. Tyson Littenberg, astrofísico pesquisador do Marshall Space Flight Center da NASA e professor adjunto do Departamento de Ciência Espacial da Universidade do Alabama em Huntsville (UAH), está esperando que eles possam ajudá-lo também.

    Por quase uma década, O Dr. Littenberg tem pesquisado os sinais de ondas gravitacionais de buracos negros em nome do Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro a Laser (LIGO). E no final do ano passado, quando esses sinais foram descobertos, ele era um membro integrante de uma equipe que desenvolveu os sofisticados algoritmos de computador necessários para vasculhar os dados. Suas descobertas foram publicadas posteriormente em mais de uma dúzia de artigos em seis periódicos diferentes, Incluindo Revisão Física e a Astrophysical Journal .

    Embora a descoberta tenha confirmado a última grande previsão da teoria geral da relatividade de Einstein de mais de 100 anos antes, Contudo, também introduziu um novo desafio:devido à extrema sensibilidade dos dois principais observatórios do LIGO - um em Hanford, Lavagem., e o outro em Livingston, La. - os dados que eles coletam são suscetíveis a distúrbios de fontes instrumentais e ambientais. "É chamado de ruído não gaussiano, mas nos referimos a eles como falhas, "diz o Dr. Littenberg, que foi fundamental para facilitar a adesão de Huntsville à Colaboração Científica do LIGO. "Nós realmente não sabemos o que está causando isso, então é como resolver um mistério. "

    O Dr. Littenberg espera que os "cientistas cidadãos" do Gravity Spy possam ajudar a ensinar os computadores a reconhecer as diferenças sutis entre glitches e ondas gravitacionais. Crédito:Michael Mercier | UAH

    Infelizmente, essas falhas normalmente ocorrem uma vez a cada segundo, eclipsando amplamente a frequência das ondas gravitacionais; até agora, diz o Dr. Littenberg, "houve apenas duas detecções de ondas gravitacionais em toda a existência humana." Os mapas de tempo-frequência dos glitches, ou espectrogramas, também pode imitar as ondas gravitacionais, tornando ainda mais difícil distinguir entre os dois com computadores. Portanto, cabe aos seres humanos, que são mais capazes de reconhecer as diferenças sutis entre falhas e ondas gravitacionais, para ensinar os computadores a fazê-lo - que é exatamente onde o crowdsourcing entra. "O cérebro humano ainda é o melhor computador do mundo, " ele diz.

    Com isso em mente, O Dr. Littenberg e seus colegas LIGO da Northwestern University começaram a preparar as bases para aproveitar a inteligência do público no início de 2015. Primeiro, eles entraram em contato com o site de crowdsourcing Zooniverse, que hospeda quase 50 projetos de pesquisa "movidos a pessoas". Com o Zooniverse a bordo, eles então recrutaram pesquisadores da Syracuse University e da California State University, Fullerton, para se juntar à equipe de "solução de falhas". "Temos as pessoas certas com a experiência certa, " ele diz.

    Agora, os resultados desses esforços deram frutos:coincidindo com o início da segunda campanha de observação do LIGO no final de 2016, a plataforma de crowdsourcing "Gravity Spy" saiu da versão beta e foi lançada oficialmente. Financiado por uma bolsa da National Science Foundation, O Gravity Spy incumbe cientistas cidadãos voluntários de analisar dados LIGO e identificar "famílias" de falhas que podem ser classificadas por algoritmos de aprendizado de máquina.

    "Temos cerca de duas dúzias de famílias de falhas, mas a família mais importante até agora é chamada de blip-glitch, "diz o Dr. Littenberg, explicando que, ao contrário das ondas gravitacionais, que sempre aparecem ao mesmo tempo em ambos os detectores, blip-glitches aparecem aleatoriamente. "Eles são os glitches mais procurados - e a ruína da existência de todos - porque são frequentes, não sabemos o que os causa, e eles se parecem com as ondas gravitacionais que estamos tentando detectar. Então agora o Gravity Spy vai resolvê-los para nós! "

    Se isso acontecer, a recompensa não será monetária como foi para John Harrison, inventor do cronômetro marítimo. Em vez disso, será a satisfação que advém de trabalharmos juntos para promover a compreensão do universo pela humanidade. "Agora sabemos como são as ondas gravitacionais das fusões de buracos negros, "diz o Dr. Littenberg." Mas assim que conseguirmos lidar com as falhas, teremos uma chance melhor de encontrar novas fontes de ondas gravitacionais - de supernovas e cordas cósmicas a coisas que nunca imaginamos. "

    E essa, ele diz, "é quando começa a ciência realmente empolgante!"

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