Spiraalstructuur wordt gezien in een verscheidenheid aan natuurlijke objecten, variërend van planten en dieren tot tropische cyclonen en sterrenstelsels. Nu hebben onderzoekers van het North Carolina Museum of Natural Sciences een techniek ontwikkeld om de kronkelende armen van spiraalstelsels nauwkeurig te meten, die zo eenvoudig is, vrijwel iedereen kan meedoen. Deze nieuwe en eenvoudige methode wordt momenteel toegepast in een burgerwetenschapsproject, genaamd Spiraal Grafiek, die gebruik maakt van iemands aangeboren vermogen om patronen te herkennen, en uiteindelijk kunnen onderzoekers enig inzicht krijgen in hoe sterrenstelsels evolueren.

spiraalstelsels, zoals onze eigen Melkweg, ongeveer 70 procent van de sterrenstelsels in het nabije heelal vormen. In veel van deze sterrenstelsels is het verschil in helderheid tussen de kronkelende armen en de tussenarmgebieden zeer subtiel, waardoor het een uitdaging is voor geautomatiseerde methoden om te meten. Zelfs heldere voorgrondsterren kunnen de geautomatiseerde analyse van een melkwegstelsel vertekenen. Aanvullend, patronen in spiraalstelsels zijn gemakkelijk te zien en te volgen door mensen, maar computeralgoritmen hebben het moeilijker om te bepalen waar spiralen beginnen en eindigen, vooral als ze niet continu zijn.

Het Spiral Graph-project maakt gebruik van een aloude kortere weg die gebruikelijk is in kunstlessen:traceren. Ian Hewitt, Onderzoeksadjunct bij het NC Museum voor Natuurwetenschappen, en Patrick Treuthardt, Assistent hoofd van het Astronomy &Astrophysics Research Lab van het museum, testten hun traceermethode op een reeks eenvoudige modelafbeeldingen van spiraalstelsels met bekende windingen. Vervolgens hebben ze de spiraalstructuur uitgetekend en de wikkeling van de traceringen gemeten met hun eigen speciaal ontworpen software, P2DFFT. Toen ze hun resultaten vergeleken met andere benaderingen waarbij een programma voor kunstmatige intelligentie betrokken was, geobserveerde structuur passen met wiskundige modellen, of zelfs rechtstreeks afbeeldingen invoeren in hun eigen meetsoftware, geen enkele produceerde resultaten die zo nauwkeurig en nauwkeurig waren als hun traceermethode. Een paper waarin deze vergelijking wordt beschreven, verscheen op 9 maart online. 2020. Spiral Graph is beschikbaar op het Zooniverse.org-platform voor burgerwetenschappelijke projecten.

"Deze door mensen gegenereerde traceringen geven onze software een boost, zodat het nauwkeurig kan meten hoe strak de structuur is gewikkeld, Treuthardt zegt. "De mate van wikkeling van de spiraalarmen wordt de spoedhoek genoemd. Als een spiraalpatroon zeer strak gewikkelde armen heeft, het heeft een kleine hellingshoek. Als het spiraalpatroon erg open is, het heeft een grote hellingshoek." Waarom is de hellingshoek belangrijk? Omdat het verband houdt met andere parameters van het gaststelsel die moeilijker en tijdrovender te meten zijn, zoals de massa van het zwarte gat in de kern, of donkere materie inhoud van de melkweg. "Als we de pitchhoek kennen, kunnen we deze parameters snel en gemakkelijk schatten en interessante sterrenstelsels identificeren voor meer gedetailleerde, follow-up telescoopwaarnemingen, ' voegt Treuthardt toe.

Hewitts werk aan deze studie, en het burgerwetenschapsproject Spiral Graph, is vooral de moeite waard sinds hij begon als vrijwilliger bij Treuthardt. Hoewel een lange tijd amateur-astronoom, Hewitt stopte met een carrière in de industrie om fulltime astronomie na te streven. Later voltooide hij een graad in astronomie en begon les te geven en te werken aan programmeerprojecten in het Astronomy &Astrophysics Research Lab van het museum. "Het was heel spannend om de kans te krijgen om deel te nemen aan dit soort onderzoek, maar nog beter om een ​​rol te spelen door anderen in staat te stellen bij te dragen aan de inspanningen om ons universum beter te begrijpen, " zegt Hewitt. En met een geschatte 6, 000 sterrenstelsels in hun studie, het inschakelen van burgerwetenschappers is een must.