A estrutura em espiral é vista em uma variedade de objetos naturais, variando de plantas e animais a ciclones tropicais e galáxias. Agora, pesquisadores do Museu de Ciências Naturais da Carolina do Norte desenvolveram uma técnica para medir com precisão os braços sinuosos de galáxias espirais que é tão fácil, praticamente qualquer pessoa pode participar. Este método novo e simples está sendo aplicado em um projeto de ciência cidadã, chamado Spiral Graph, que tira proveito da capacidade inata de uma pessoa de reconhecer padrões, e, finalmente, poderia fornecer aos pesquisadores algumas dicas sobre como as galáxias evoluem.

Galáxias espirais, como nossa própria Via Láctea, constituem aproximadamente 70 por cento das galáxias do Universo próximo. Em muitas dessas galáxias, a diferença de brilho entre os braços sinuosos e as regiões entre os braços é muito sutil, tornando-se um desafio para métodos automatizados de medição. Mesmo estrelas brilhantes em primeiro plano podem distorcer a análise automatizada de uma galáxia. Adicionalmente, padrões em galáxias espirais são facilmente vistos e seguidos por pessoas, mas os algoritmos de computador têm mais dificuldade em determinar onde as espirais começam e terminam, especialmente se não forem contínuos.

O projeto Spiral Graph tira proveito de um atalho consagrado, comum nas aulas de arte - traçado. Ian Hewitt, Adjunto de pesquisa no NC Museum of Natural Sciences, e Patrick Treuthardt, Chefe Adjunto do Laboratório de Pesquisa em Astronomia e Astrofísica do Museu, testaram seu método de rastreamento em um conjunto de imagens de modelo simples de galáxias espirais com enrolamentos conhecidos. Eles então traçaram a estrutura em espiral e mediram o enrolamento dos traçados com seu próprio software especialmente projetado, P2DFFT. Quando eles compararam seus resultados com outras abordagens que envolveram um programa de inteligência artificial, ajustar a estrutura observada com modelos matemáticos, ou até mesmo inserir imagens diretamente em seu próprio software de medição, nenhum produziu resultados tão precisos e exatos quanto seu método de rastreamento. Um artigo detalhando essa comparação apareceu online em 9 de março, 2020. O Spiral Graph está disponível na plataforma Zooniverse.org para projetos de ciência cidadã.

"Esses traçados gerados por humanos dão ao nosso software um impulso para que ele possa medir com precisão o quão firmemente embrulhada está a estrutura, "Treuthardt diz." O grau de envolvimento dos braços espirais é chamado de ângulo de inclinação. Se um padrão em espiral tiver braços muito apertados, tem um pequeno ângulo de inclinação. Se o padrão de espiral for muito aberto, tem um grande ângulo de inclinação. "Por que o ângulo de inclinação é importante? Porque se relaciona a outros parâmetros da galáxia hospedeira que são mais difíceis e demorados de medir, como a massa do buraco negro encontrado no núcleo, ou conteúdo de matéria escura da galáxia. "Se soubermos o ângulo de inclinação, podemos estimar esses parâmetros de forma rápida e fácil e identificar galáxias interessantes para mais detalhes, observações de acompanhamento do telescópio, "Treuthardt acrescenta.

O trabalho de Hewitt neste estudo, e o projeto de ciência cidadã Spiral Graph, é especialmente gratificante, pois ele começou como voluntário trabalhando com Treuthardt. Embora seja um astrônomo amador de longa data, Hewitt se aposentou de uma carreira na indústria para seguir a astronomia em tempo integral. Mais tarde, ele se formou em astronomia e começou a ensinar e trabalhar em projetos de programação no Laboratório de Pesquisa em Astronomia e Astrofísica do Museu. "Tem sido muito empolgante ter a chance de participar desse tipo de pesquisa, mas é ainda melhor contribuir para permitir que outros contribuam com os esforços para melhor compreender o nosso Universo, "diz Hewitt. E com uma estimativa de 6, 000 galáxias em seu estudo, recrutar cientistas cidadãos é uma obrigação.