La estructura en espiral se ve en una variedad de objetos naturales, que van desde plantas y animales hasta ciclones tropicales y galaxias. Ahora, los investigadores del Museo de Ciencias Naturales de Carolina del Norte han desarrollado una técnica para medir con precisión los brazos sinuosos de las galaxias espirales que es tan fácil, prácticamente cualquier persona puede participar. Este nuevo y sencillo método se está aplicando actualmente en un proyecto de ciencia ciudadana, llamado Gráfico en espiral, que aprovecha la capacidad innata de una persona para reconocer patrones, y, en última instancia, podría proporcionar a los investigadores una idea de cómo evolucionan las galaxias.

Galaxias espirales, como nuestra propia Vía Láctea, constituyen aproximadamente el 70 por ciento de las galaxias del Universo cercano. En muchas de estas galaxias, la diferencia de brillo entre los brazos sinuosos y las regiones entre brazos es muy sutil, lo que dificulta la medición de los métodos automatizados. Incluso las estrellas brillantes en primer plano pueden sesgar el análisis automatizado de una galaxia. Adicionalmente, Los patrones en las galaxias espirales son fácilmente vistos y seguidos por las personas, pero los algoritmos informáticos tienen más dificultades para determinar dónde comienzan y terminan las espirales. especialmente si no son continuos.

El proyecto Spiral Graph aprovecha un atajo tradicional y común en las clases de arte:el rastreo. Ian Hewitt, Adjunto de investigación en el Museo de Ciencias Naturales de Carolina del Norte, y Patrick Treuthardt, Subdirector del Laboratorio de Investigación de Astronomía y Astrofísica del Museo, probaron su método de rastreo en un conjunto de imágenes de modelos simples de galaxias espirales con devanados conocidos. Luego trazaron la estructura en espiral y midieron el bobinado de los trazados con su propio software especialmente diseñado, P2DFFT. Cuando compararon sus resultados con otros enfoques que involucraban un programa de inteligencia artificial, ajustar la estructura observada con modelos matemáticos, o incluso ingresando imágenes directamente en su propio software de medición, ninguno produjo resultados tan precisos y exactos como su método de rastreo. Un documento que detalla esta comparación apareció en línea el 9 de marzo, 2020. Spiral Graph está disponible en la plataforma Zooniverse.org para proyectos de ciencia ciudadana.

"Estos trazados generados por humanos le dan a nuestro software un impulso para que pueda medir con precisión qué tan apretada está la estructura, "Dice Treuthardt." El grado de enrollamiento de los brazos espirales se llama ángulo de inclinación. Si un patrón en espiral tiene brazos muy apretados, tiene un pequeño ángulo de inclinación. Si el patrón en espiral es muy abierto, tiene un ángulo de inclinación grande ". ¿Por qué es importante el ángulo de inclinación? Debido a que se relaciona con otros parámetros de la galaxia anfitriona que son más difíciles y requieren más tiempo de medir, como la masa del agujero negro que se encuentra en el núcleo, o contenido de materia oscura de la galaxia. "Si conocemos el ángulo de inclinación, podemos estimar rápida y fácilmente estos parámetros e identificar galaxias interesantes para obtener información más detallada, observaciones telescópicas de seguimiento, ", Añade Treuthardt.

El trabajo de Hewitt en este estudio, y el proyecto de ciencia ciudadana Spiral Graph, es especialmente gratificante desde que comenzó como voluntario trabajando con Treuthardt. Aunque es un astrónomo aficionado desde hace mucho tiempo, Hewitt se retiró de una carrera en la industria para dedicarse a la astronomía a tiempo completo. Más tarde completó una licenciatura en astronomía y comenzó a enseñar y trabajar en proyectos de programación en el Laboratorio de Investigación de Astronomía y Astrofísica del Museo. "Ha sido muy emocionante tener la oportunidad de participar en este tipo de investigación, pero aún mejor participar en permitir que otros contribuyan a los esfuerzos para comprender mejor nuestro Universo, "dice Hewitt. Y con un estimado de 6, 000 galaxias en su estudio, contratar a científicos ciudadanos es imprescindible.