好訊息,地球上的黏菌模型成功幫助天文學家繪製了連線整個宇宙星系的宇宙網路!
黏菌,也稱多頭絨泡菌,是一種單細胞生物,它通過建立複雜的絲狀網路來尋找食物。加州大學聖克魯斯分校的研究人員受黏液黴菌生長模式的啟發,利用計算機模型,追蹤了星系之間延伸數光年的網狀細絲。
來自加州大學聖克魯茲分校的這項研究的主要作者喬·伯切特(Joe Burchett):“黏液黴菌創造了一個優化的運輸網路,找到了連線食物來源的最有效途徑,同樣的,在宇宙網路中,結構的增長產生的網路在某種意義上也是最優的。其基本過程是不同的,但它們產生了類似的數學結構。”
為了建立新的模型,該團隊使用了來自斯隆數字巡天計劃(Sloan Digital Sky Survey)的資料和柏林藝術家塞奇·詹森(Sage Jenson)的作品,他的藝術視覺化基於一種模擬黏液黴菌生長的演算法。根據宣告,研究人員將這種新演算法命名為蒙特卡羅絨泡機。
宇宙中的物質分佈在由巨大空洞分隔的星系間細絲構成的網狀網路中,而星系形成於這些細絲相交的地方,恰恰是物質最集中的地方。然而,這些在星系之間延伸的細絲基本上是看不見的,因為它們是由暗物質組成的,這是一種不發光或不釋放能量的物質,但卻佔了宇宙品質的大約85%。
研究人員用來自博爾修伊-普朗克宇宙學模擬的資料對新演算法進行了測試。這個模擬是由加州大學聖克魯茲分校的物理學教授Joel Primack開發的,它被用來模擬暗物質的“暈”,即星系形成的地方以及連線整個宇宙星系的細絲。結果表明,新的黏液黴菌演算法的結果與暗物質模擬的結果緊密一致。
黏液黴菌絨泡菌在探索食物環境時,形成了一個相互連線的管道網路。科學家受其生長模式啟發的演算法看到了連線所有星系的宇宙網路的結構。
“從45萬個暗物質暈開始,我們可以在宇宙學模擬中得到一個近乎完美的密度場,”該研究的合著者、加州大學聖克魯茲分校(UC Santa Cruz)計算媒體博士後研究員奧斯卡·埃萊克(Oskar Elek)在宣告中說。
研究人員還使用了來自哈勃太空望遠鏡的宇宙起源光譜儀的資料,該光譜儀用於研究吸收或發射光的物體。根據這份宣告,星系間的氣體在穿過它的光譜中留下了獨特的吸收特徵。因此,這些哈勃資料揭示了星系間空間的氣體特徵。根據宣告,這些氣體訊號在靠近細絲中心的地方更強烈,在那裡密集的物質堆積形成了新的星系。
隨後研究人員利用斯隆數字巡天計劃(Sloan Digital Sky Survey)和哈勃太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)的資料,使用一種演算法來模擬地球上黏液黴菌的生長模式,以便更好地模擬宇宙網路的結構。
伯切特在宣告中說:“現在,我們第一次可以量化星系間介質的密度,從遙遠的宇宙網路細絲的邊緣到熾熱、稠密的星系團內部。”“這些結果不僅證實了宇宙學模型所預測的宇宙網路的結構,它們還為我們提供了一種方法,通過將其與構成星系的氣藏聯絡起來,來提高我們對星系演化的理解。”
因此,基於黏液模型的新演算法幫助了天文學家在更大的尺度上建立視覺化宇宙網路。