Hjælp ønskes! Astronomer søger assistance fra frivillige borgere

I et nyt, storslået projekt — Cosmic Dawn Survey — søger professionelle astronomer nu en hjælpende hånd fra offentligheden. Dette observationelle program kortlægger ti millioner af nye galakser, og for at beskrive deres fysiske egenskaber må galakserne organiseres efter diverse kriterier, herunder deres “udseende”. Men i modsætning til de fleste karakteristika i videnskab er en galakses udseende ikke altid objektiv.

To galakser observeret med det 8.2 m store Subaru-teleskop på toppen af Maunakea i Hawaii, som en del af det observationelle program Hawaii Two-0 (H20), en nøglekomponent i det ambitiøse Cosmic Dawn Survey. Hvor de fleste ville være enige om, at galaksen til venstre er en spiralgalakse med to arme, er den højre galakse mere tvetydig. Kredit: galaxyzoo.org.

Som en af de såkaldte “eksakte videnskaber” stiller og besvarer astronomi normalt spørgsmål på en absolut, kvantificerbar måde. Hvor gammelt er Universet? Tretten komma otte milliarder år. Hvor mange stjerner indeholder Mælkevejen? Hundrede milliarder (cirka). Hvor langt væk er kvasaren J0245+1047? En milliard lysår. Selvom vi ikke altid kender svaret, eller vi kan være usikre, er der normalt ét rigtigt svar.

Udseendet betyder noget

Men ikke alle egenskaber kvantificeres så let.

Galakser kommer i mange former, størrelser og farver. Baseret på deres udseende, eller morfologi, kan de grupperes i en række klasser. Siden det første forsøg på at gøre dette — af Edwin Hubble tilbage i 1926 — er klassifikationsskemaet blevet udvidet lidt med forskellige sub-kategorier, men princippet er stadig det samme:

“Grundtyperne” kan siges at være de rødlige elliptiske galakser uden markante træk, de mere blålige spiralgalakser, de mellemliggende linseformede galakser, og de mindre irregulære galakser. At fordele galakserne i disse “kasser” er ikke bare en hyggelig hobby for nørdede astronomer. At forstå galaksernes morfologi, og hvordan de er koblet indbyrdes, kan lede til vigtig fysisk indsigt. Morfologien er stærkt forbundet med deres dannelse og udvikling, og påvirkes både af interne processer såsom deres stjernedannelses-historie, og af eksterne processer såsom møder med forbipasserende galakser.

Men selvom nogle galakser utvetydigt hører til en bestemt kategori, er der mange som er mindre veldefinerede — enter fordi de har træk fra flere typer, eller, for de fjernere galakser, fordi observationerne har dårligt opløsning. Én måde at løse dette problem på er at lade mere end én person vurdere en given galakse. Hvis én astronom synes en galakse er elliptisk, men tre synes den er linseformet, kan den galakse så blive klassificeret som linseformet.

Men med så få personer vil svaret blive ret usikkert. Og mens det er muligt for ti, eller måske for 100 galakser, hvad stiller vi op med millioner af galakser?

Cosmic Dawn Survey

Dette er faktisk et meget nærværende problem for det igangværende Cosmic Dawn Survey, et storslået observationelt program som kombinerer mange forskellige Jord- og rumbaserede teleskoper. Programmet overvåger et meget stort felt på himlen, svarende til det område din knytnæve dækker i strækt arm, ved både synlige og infrarøde bølgelængder.

Cosmic Dawn Survey fungerer som rekognoscering for ESA’s rummission Euclid, der opsendes senere i år, og har som mål at forstå sam-udviklingen af galakser, sorte huller og de haloer af mørkt stof, som de ligger i, gennem det meste af Universets historie.

En nøglekomponent i Cosmic Dawn-programmet er det såkaldte Hawaii Two-0 Survey, eller H20, som har observeret ti millioner af galakser med Hyper Suprime-Cam, et gigantisk kamera monteret på det 8.2 m store Subaru-teleskop på toppen af Maunakea på Hawaii.

Conor McPartland er postdoc på Cosmic Dawn Center i København, og en af forskerne bag H20-surveyet. Han mindes: “Som bachelorstuderende brugte jeg timevis omkring et bord sammen med min vejleder og andre professorer, på at diskutere nogle få galaksers morfologi. Jeg tænkte, at hvis verdensførende eksperter ikke kan blive enige om det her, hvordan kan vi så nogensinde lære noget som helst af galaksernes morfologi?”

En zoologisk have af galakser

Løsningen er et genialt projekt kaldet “Galaxy Zoo”. Ideen bag denne crowdsourcede kampagne er at rekruttere alle astronomi-interesserede, som har lyst, til at browse gennem en database af galakser og på denne måde agere som “borgerforskere”, eller citizen scientists. For hver galakse bliver brugeren først spurgt “Er denne galakse jævn og glat, eller har den nogle særlige kendetegn?“, og føres derefter gennem et rutediagram af spørgsmål som f.eks. “Hvor mange spiralarme kan du se?” og “Er der tegn på møde med andre galakser?”

Med tiden lærer softwaren bag Galaxy Zoo også af svarene, og bliver derved bedre til at håndtere menneskelige bias. Brugere vil ikke nødvendigvis være enige, men hver galakse vurderes af nok personer — typisk 10–100, afhængig af hvor veldefineret den ser ud — til efterhånden at konvergere mod et statistisk robust svar.

The Zooniverse

Galaxy Zoo-projektet startede i 2007, oprindeligt for at klassificere lokale galakser fra programmet Sloan Digitized Sky Survey. Siden da er det blevet brugt til flere galaksekataloger, ikke kun for at klassificere morfologi, men også andre observerbare parametre, f.eks. galaksens rotation eller mængden af stjernestøv.

Projektet udviklede sig efterhånden til andre grene af videnskab, der tilsammen udgjorde “The Zooniverse”. Sammen med Galaxy Zoo inkluderer hele Zooniverset projekter indenfor så alsidige felter som sociologi, kunst, klima og sprog.

Dets seneste inkarnation, som er projektet der beskrives her, “Galaxy Zoo: Cosmic Dawn”, er delvist støtter af ESCAPE-projektet, hvis mål er at samle astronomi-, astropartikel- og partikelfysik-samfundene for at støtte Open Science, ifølge FAIR-principperne (Findable, Accessible, Interoperable and Reusable).

Et eksempel på en galakse i H20-kataloget:  Galaksen har en lille central “bule”, og viser tegn på spiralarme, men hvor mange? Kredit: zooniverse.org.

“Galaxy Zoo-projektet er ikke bare fantastisk nyttigt for os astronomer. Det samler også mennekser på tværs af landegrænser og socio-økonomiske skel. Alle kan være med til at udvide vores kosmologisk horisont,” siger Conor McPartland. “Der er noget betagende ved at åbne din computer og klikke dig gennem et katalog af galakser, mens du ved, at for flere af disse galakser er du den første person i hele verden til at se den her lille klat lys, som består af milliarder af stjerner, og som ligger milliarder af lysår væk.”

Eftersom H20- og Cosmic Dawn-programmerne er igangværende projekter, vil flere galakser komme til. På den måde samarbejder borgerforskere med professionelle forskere i realtid. Det er ikke ualmindeligt at brugere finder bemærkelsesværdige objekter, som derfor følges op med nye instrumenter.

I den tid det tog dig at læse denne artikel, er yderligere 50 galakser blevet klassificeret af entusiastiske borgerforskere. Hvis du også kunne tænke dig at blive sådan én, og at bidrage til vigtig forskning som afslører disse gådefulde objekters natur, som galakserne er, behøver du bare klikke dette link og klassificere væk.

Mere information

 

Tags: ,