Spiralstruktur ses i en mängd olika naturliga föremål, allt från växter och djur till tropiska cykloner och galaxer. Nu har forskare vid North Carolina Museum of Natural Sciences utvecklat en teknik för att exakt mäta spiralgalaxernas slingrande armar som är så lätt, så gott som vem som helst kan delta. Denna nya och enkla metod tillämpas för närvarande i ett medborgarvetenskapligt projekt, kallas spiralgraf, som drar fördel av en persons medfödda förmåga att känna igen mönster, och i slutändan skulle kunna ge forskare en viss inblick i hur galaxer utvecklas.

Spiralgalaxer, som vår egen Vintergatan, utgör cirka 70 procent av galaxerna i det närliggande universum. I många av dessa galaxer är skillnaden i ljusstyrka mellan de slingrande armarna och områdena mellan armarna mycket subtil, vilket gör det utmanande för automatiserade metoder att mäta. Även ljusstarka förgrundsstjärnor kan skeva den automatiserade analysen av en galax. Dessutom, mönster i spiralgalaxer är lätta att se och följa av människor men datoralgoritmer har svårare att avgöra var spiraler börjar och slutar, speciellt om de inte är kontinuerliga.

Spiral Graph-projektet drar fördel av en hävdvunnen genväg som är vanlig i konstklasser – spårning. Ian Hewitt, Research Adjunct vid NC Museum of Natural Sciences, och Patrick Treuthardt, Biträdande chef för museets forskningslabb för astronomi och astrofysik, testade sin spårningsmetod på en uppsättning enkla modellbilder av spiralgalaxer med kända lindningar. De spårade sedan ut spiralstrukturen och mätte lindningen av spåren med sin egen specialdesignade programvara, P2DFFT. När de jämförde sina resultat med andra metoder som involverade ett artificiell intelligensprogram, anpassa observerad struktur med matematiska modeller, eller till och med mata in bilder direkt i sin egen mätmjukvara, ingen gav resultat så exakta och exakta som deras spårningsmetod. En tidning som beskriver denna jämförelse dök upp online den 9 mars, 2020. Spiral Graph är tillgänglig på Zooniverse.org-plattformen för medborgarvetenskapliga projekt.

"Dessa mänskligt genererade spårningar ger vår programvara ett uppsving så att den exakt kan mäta hur hårt omslagen strukturen är, " Treuthardt säger. "Graden av omlindning av spiralarmarna kallas stigningsvinkeln. Om ett spiralmönster har mycket hårt lindade armar, den har en liten stigningsvinkel. Om det är spiralmönstret mycket öppet, den har en stor stigningsvinkel." Varför är stigningsvinkeln viktig? Eftersom den relaterar till andra parametrar i värdgalaxen som är svårare och mer tidskrävande att mäta, som massan av det svarta hålet som finns i kärnan, eller innehållet av mörk materia i galaxen. "Om vi ​​känner till stigningsvinkeln kan vi snabbt och enkelt uppskatta dessa parametrar och identifiera intressanta galaxer för mer detaljerad, uppföljande teleskopobservationer, ", tillägger Treuthardt.

Hewitts arbete med denna studie, och medborgarvetenskapsprojektet Spiral Graph, är särskilt givande sedan han började som volontär och arbetade med Treuthardt. Även om en långvarig amatörastronom, Hewitt drog sig tillbaka från en karriär inom industrin för att ägna sig åt astronomi på heltid. Han avslutade senare en examen i astronomi och började undervisa och arbeta med programmeringsprojekt i museets Astronomy &Astrophysics Research Lab. "Det har varit riktigt spännande att få en chans att delta i den här typen av forskning, men ännu bättre att ha en del i att göra det möjligt för andra att bidra till ansträngningarna att bättre förstå vårt universum, " säger Hewitt. Och med uppskattningsvis 6, 000 galaxer i sin studie, att anlita medborgarforskare är ett måste.