螺旋結(jié)構(gòu)存在于各種自然物體中，從動(dòng)植物到熱帶氣旋和星系，應(yīng)有盡有?，F(xiàn)在，北卡羅來納州自然科學(xué)博物館的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù)，可以精確測量螺旋星系蜿蜒的旋臂，這非常容易，幾乎任何人都可以參與。

這種新的簡單方法目前正被應(yīng)用于一個(gè)名為螺旋圖的公民科學(xué)項(xiàng)目中，該項(xiàng)目利用人與生俱來的識(shí)別能力，最終可能為研究人員提供一些關(guān)于星系演化的洞察。

螺旋星系，就像我們的銀河系一樣，約占附近宇宙中星系的70%，在許多這樣的星系中，旋臂和旋臂間區(qū)域之間的亮度差異非常微妙，這使得自動(dòng)測量方法具有挑戰(zhàn)性。即使是明亮的前景恒星也會(huì)扭曲對星系的自動(dòng)分析，此外人們很容易看到和遵循螺旋星系中的圖案，但計(jì)算機(jī)算法很難確定螺旋的開始和結(jié)束位置，特別是如果它們不是連續(xù)的，螺旋圖項(xiàng)目利用了藝術(shù)課上常見的捷徑-描摹。

北卡羅來納州自然科學(xué)博物館研究助理伊恩·休伊特和博物館天文學(xué)與天體物理研究實(shí)驗(yàn)室助理主任帕特里克·特魯塔特在一組已知纏繞的螺旋星系簡單模型圖像上測試了該追蹤方法。然后用專門設(shè)計(jì)的軟件P2DFFT繪制出螺旋結(jié)構(gòu)，并測量了軌跡的纏繞程度。當(dāng)將自己的結(jié)果與其他方法進(jìn)行比較時(shí)，這些方法涉及人工智能程序，用數(shù)學(xué)模型擬合觀察到的結(jié)構(gòu)，甚至直接將圖像輸入到自己的測量軟件中。

沒有一種方法能產(chǎn)生像他們的追蹤法那樣精確和準(zhǔn)確的結(jié)果，這些人類產(chǎn)生的痕跡給軟件帶來了提振，這樣它就可以準(zhǔn)確地測量結(jié)構(gòu)被包裹得有多緊，螺旋臂的纏繞程度稱為俯仰角。如果螺旋圖案的手臂包裹得很緊，它的俯仰角很小。如果螺旋圖案非常開放，它的俯仰角就很大，為什么俯仰角很重要？因?yàn)樗c宿主星系的其他參數(shù)有關(guān)，這些參數(shù)更難測量，也更耗時(shí)，比如在星系核中發(fā)現(xiàn)的黑洞，或者星系的暗物質(zhì)含量。

如果知道俯仰角，就可以快速而容易地估計(jì)這些參數(shù)，并識(shí)別有趣的星系，以便進(jìn)行更詳細(xì)的后續(xù)望遠(yuǎn)鏡觀測。休伊特在這項(xiàng)研究上的工作，以及螺旋圖公民科學(xué)項(xiàng)目。雖然休伊特是一名長期的業(yè)余天文學(xué)家，但他從工業(yè)界的職業(yè)生涯中退休，全職從事天文學(xué)研究。后來，他完成了天文學(xué)學(xué)位，并開始在博物館的天文學(xué)和天體物理研究實(shí)驗(yàn)室教授和從事編程項(xiàng)目。

休伊特說：能夠有機(jī)會(huì)參與這類研究真的很令人興奮，但更好的是，能夠參與到讓其他人為更好地理解宇宙做出貢獻(xiàn)的努力中來，由于研究中估計(jì)有6000個(gè)星系，號召公民參與是必須的。所以，你隨便畫的螺旋圖別扔！或許能幫助天文學(xué)家，研究星系的演化！

博科園｜研究/來自：北卡羅萊納州自然科學(xué)博物館

參考期刊《皇家天文學(xué)月刊》

DOI: 10.1093/mnras/staa354

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