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Neil deGrasse Tyson nació y se crió en la ciudad de Nueva York, donde se educó en escuelas públicas hasta, incluso, su graduación en la Bronx High School of Science. Después, Tyson se licenció en Física por Harvard y se doctoró en Astrofísica por Columbia.

Los intereses profesionales de Tyson en materia de investigación son amplios, pero incluyen la formación de las estrellas, la explosión estelar, las galaxias enanas y la estructura de nuestra Vía Láctea.

En 2001, Tyson fue elegido por el presidente Bush para formar parte de una comisión compuesta por doce miembros que debía estudiar el futuro de la industria aeroespacial de Estados Unidos. El informe final fue publicado en 2002 y contenía recomendaciones (tanto para el Congreso como para las principales agencias del gobierno) con el fin de favorecer el futuro del transporte, la exploración espacial y la seguridad nacional.

En 2004, Tyson fue de nuevo reclamado por el presidente Bush para formar parte de una comisión de nueve miembros sobre la aplicación de la política de exploración espacial de Estados Unidos, la conocida como Comisión de la Luna, Marte y Más Allá. Este grupo abrió un camino por el que la nueva visión del espacio puede convertirse en una exitosa parte de la agenda de Estados Unidos. En 2006, el jefe de la NASA solicitó a Tyson que prestara sus servicios en el prestigioso Comité Asesor de la agencia, comité que ayudará a guiar a la NASA a través de su permanente necesidad de adaptar su ambiciosa visión de futuro dentro de su restringido presupuesto.

Aparte de decenas de publicaciones de índole profesional, Tyson ha escrito y sigue escribiendo para el público. Desde 1995 a 2005, Tyson fue un ensayista que escribía artículos mensuales para la revista Natural History bajo el título "Universe".

Entre los diez libros publicados por Tyson destacan sus memorias, The Sky is Not the Limit: Adventures of an Urban Astrophysicist, y Origins: Fourteen Billion Years of Cosmic Evolution, que coescribió junto a Donald Goldsmith. Origins es el libro que precedió a la miniserie de cuatro episodios de PBS-NOVA Origins, donde Tyson ejerció de presentador ante las cámaras. El programa se estrenó el 29 de septiembre de 2004.

Dos de los libros más recientes de Tyson son el lúdico e instructivo Death By Black Hole and Other Cosmic Quandaries, que fue superventas de la lista del New York Times, y The Pluto Files: The Rise and Fall of America's Favorite Planet, donde cuenta su experiencia en el centro de la controversia sobre el estatus planetario de Pluto. El documental de PBS/NOVA The Pluto Files, basado en el citado libro, se estrenó en marzo de 2010.

Durante cinco temporadas, comenzando en el otoño de 2006, Tyson apareció ante las cámaras como presentador de NOVA Science NOW, programa spinoff de PBS-NOVA, que proporciona una mirada accesible a los límites de la ciencia que da forma a la comprensión de nuestro lugar en el universo.

Durante el verano de 2009, Tyson eligió a un conjunto de cómicos profesionales para que le ayudaran en su esfuerzo de acercar la ciencia a la radio comercial con el programa piloto financiado por la NSF StarTalk. Convertido actualmente en un popular podcast, y en una serie de televisión de emisión limitada en el canal National Geographic Channel, StarTalk combina invitados famosos con lúdicas pero instructivas charlas. El público objetivo al que se dirige el programa son todas aquellas personas que nunca pensaron que les gustaría, o podría gustar, la ciencia.

Tyson posee diecinueve doctorados honoris causa y ha recibido la Medalla de Servicio Público Distinguido por parte de la NASA, el mayor galardón que otorga la NASA a un ciudadano no gubernamental. Sus contribuciones a la valoración pública del cosmos han sido reconocidas por la Unión Astronómica Internacional en su denominación oficial del asteroide 13123: Tyson. En el ámbito más anecdótico, Tyson fue elegido ‘el astrofísico vivo más sexy’ por la revista People en el año 2000.

En febrero de 2012, Tyson publicó su décimo libro, que contiene todas sus reflexiones sobre el pasado, el presente y el futuro de la exploración espacial, Space Chronicles: Facing the Ultimate Frontier.

Recientemente, Tyson ha sido editor ejecutivo, narrador y presentador del programa Cosmos: A Space Time Odyssey, una revisión del siglo XXI de la emblemática serie televisiva de Carl Sagan. La serie comenzó en marzo de 2014 y se emitieron trece episodios en la cadena Fox en horario estelar. Se ha emitido en 181 países y en 45 idiomas a través del canal National Geographic Channels. Cosmos, que también está disponible en DVD y BluRay, ganó cuatro premios Emmy, un premio Peabody, dos premios Critics Choice, así como otros muchos reconocimientos por parte de la industria.

Tyson es el quinto jefe del mundialmente famoso Planetario Hayden, en la ciudad de Nueva York, y el primer ocupante de la llamada Dirección Frederick P. Rose. También es investigador asociado del Departamento de Astrofísica del Museo Americano de Historia Natural.

Neil deGrasse Tyson vive en la ciudad de Nueva York con su esposa, antigua directora de tecnologías de la información en Bloomberg Financial Markets, y sus dos hijos.