La structure en spirale est visible dans une variété d'objets naturels, allant des plantes et des animaux aux cyclones tropicaux et aux galaxies. Maintenant, des chercheurs du Musée des sciences naturelles de Caroline du Nord ont développé une technique pour mesurer avec précision les bras sinueux des galaxies spirales qui est si facile, pratiquement tout le monde peut participer. Cette méthode nouvelle et simple est actuellement appliquée dans un projet de science citoyenne, appelé graphique en spirale, qui tire parti de la capacité innée d'une personne à reconnaître des modèles, et pourrait finalement fournir aux chercheurs un aperçu de l'évolution des galaxies.

Galaxies spirales, comme notre propre Voie Lactée, représentent environ 70 pour cent des galaxies de l'Univers voisin. Dans beaucoup de ces galaxies, la différence de luminosité entre les bras sinueux et les régions inter-bras est très subtile, rendant difficile la mesure des méthodes automatisées. Même les étoiles brillantes au premier plan peuvent fausser l'analyse automatisée d'une galaxie. En outre, les motifs dans les galaxies spirales sont facilement visibles et suivis par les humains, mais les algorithmes informatiques ont plus de mal à déterminer où commencent et se terminent les spirales, surtout s'ils ne sont pas continus.

Le projet Spiral Graph tire parti d'un raccourci séculaire courant dans les cours d'art :le traçage. Ian Hewitt, Assistant de recherche au NC Museum of Natural Sciences, et Patrick Treuthardt, Chef adjoint du laboratoire de recherche en astronomie et astrophysique du musée, testé leur méthode de traçage sur un ensemble d'images modèles simples de galaxies spirales avec des enroulements connus. Ils ont ensuite tracé la structure en spirale et mesuré l'enroulement des tracés avec leur propre logiciel spécialement conçu, P2DFFT. Lorsqu'ils ont comparé leurs résultats à d'autres approches impliquant un programme d'intelligence artificielle, ajustement de la structure observée avec des modèles mathématiques, ou encore saisir directement les images dans leur propre logiciel de mesure, aucun n'a produit de résultats aussi précis et exacts que leur méthode de traçage. Un article détaillant cette comparaison est paru en ligne le 9 mars. 2020. Spiral Graph est disponible sur la plateforme Zooniverse.org pour les projets de science citoyenne.

"Ces tracés générés par l'homme donnent un coup de pouce à notre logiciel afin qu'il puisse mesurer avec précision à quel point la structure est étroitement enveloppée, " dit Treuthardt. " Le degré d'enroulement des bras spiraux s'appelle l'angle de tangage. Si un motif en spirale a des bras très serrés, il a un petit angle de tangage. Si le motif en spirale est très ouvert, il a un grand angle de pas." Pourquoi l'angle de pas est-il important ? Parce qu'il se rapporte à d'autres paramètres de la galaxie hôte qui sont plus difficiles et plus longs à mesurer, comme la masse du trou noir trouvé dans le noyau, ou le contenu en matière noire de la galaxie. "Si nous connaissons l'angle de tangage, nous pouvons estimer rapidement et facilement ces paramètres et identifier les galaxies intéressantes pour plus de détails, suivi des observations au télescope, " ajoute Treuthardt.

le travail de Hewitt sur cette étude, et le projet de science citoyenne Spiral Graph, est d'autant plus gratifiant qu'il a débuté comme bénévole auprès de Treuthardt. Bien qu'astronome amateur de longue date, Hewitt a pris sa retraite d'une carrière dans l'industrie pour se consacrer à plein temps à l'astronomie. Il a ensuite obtenu un diplôme en astronomie et a commencé à enseigner et à travailler sur des projets de programmation au laboratoire de recherche en astronomie et astrophysique du musée. "C'est vraiment excitant d'avoir la chance de participer à ce genre de recherche, mais encore mieux d'avoir un rôle à jouer pour permettre aux autres de contribuer aux efforts pour mieux comprendre notre Univers, " dit Hewitt. Et avec une estimation de 6, 000 galaxies dans leur étude, enrôler des scientifiques citoyens est un must.