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天文學家使用泥模來繪制宇宙最大的結(jié)構(gòu)圖

單細胞生物被稱為粘液霉菌(Physarum polycephalum),它建立復雜的網(wǎng)狀絲狀網(wǎng)絡(luò)來尋找食物,總是尋找接近最佳路徑來連接不同位置。

在塑造宇宙時,引力建立了一個巨大的蜘蛛網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的細絲,這些細絲將銀河系和星系團沿著氣體和暗物質(zhì)無形的橋梁連接在一起,形成了億萬光年長的氣體和暗物質(zhì)橋。這兩個網(wǎng)絡(luò)之間有著不可思議的相似之處,一個是通過生物進化而來的,另一個是通過原始的引力而來的。

宇宙網(wǎng)是宇宙的大規(guī)模骨干,主要由暗物質(zhì)組成,并夾雜著氣體,在其上建立了星系。即使看不到暗物質(zhì),它也構(gòu)成了宇宙物質(zhì)的大部分。天文學家很難找到這些難以捉摸的鏈,因為其中的氣體太暗而無法檢測到。

1980年代的星系調(diào)查首次暗示了宇宙狀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的存在。自從這些研究以來,這種絲狀結(jié)構(gòu)的巨大規(guī)模已經(jīng)在隨后的天空調(diào)查中得以揭示。長絲形成了宇宙中大空隙之間的邊界。現(xiàn)在,一組研究人員已經(jīng)轉(zhuǎn)向使用粘液霉菌來幫助他們繪制本地宇宙中(地球1億光年以內(nèi))細絲的地圖,并在其中尋找氣體。

他們設(shè)計了一種計算機算法,該算法受煤泥模具行為的啟發(fā),并針對宇宙中暗物質(zhì)長絲生長的計算機模擬進行了測試。計算機算法本質(zhì)上是一種配方,可以準確地告訴計算機要采取什么步驟來解決問題。

然后,研究人員將粘液霉菌算法應用于包含斯隆數(shù)字天空調(diào)查所繪制的超過37 000個星系位置的數(shù)據(jù)。該算法生成了基礎(chǔ)宇宙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的三維地圖。

然后,他們分析了哈勃光譜遺產(chǎn)檔案庫中分類的350個遙遠類星體的光。這些遙遠的宇宙手電筒是活躍星系的亮黑洞供電核心,它們的光線穿過整個宇宙并通過前景宇宙網(wǎng)發(fā)光。研究小組在沿燈絲的特定位置分析了氫氣,這是看不見的氫氣的明顯特征。這些目標位置遠離星系,這使研究團隊能夠?qū)⑻烊粴馀c宇宙的大型結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來。

美國加利福尼亞大學(UC)的首席研究員約瑟夫·伯切特(Joseph Burchett)說:“最令人著迷的是,一種最簡單的生命形式真正使人們能夠洞察宇宙中最大的結(jié)構(gòu)。”找到宇宙網(wǎng)狀長絲的位置,包括遠離星系的位置,然后我們可以使用哈勃太空望遠鏡的檔案數(shù)據(jù)來檢測并確定那些看不見的長絲外圍的冷氣密度。氣體已經(jīng)存在了半個多世紀,現(xiàn)在我們已經(jīng)證明了這種氣體包含宇宙網(wǎng)的理論期望。”

該調(diào)查進一步驗證了表明銀河系間氣體組織成細絲的研究,并且還揭示了從星系中檢測到的氣體有多遠。團隊成員驚訝地發(fā)現(xiàn),與宇宙網(wǎng)絲相關(guān)的氣體距離銀河系超過1000萬光年。

但這并不是唯一的驚喜。他們還發(fā)現(xiàn),氣體的紫外線特征在燈絲較密的區(qū)域變強,然后消失。伯切特說:“我們認為這一發(fā)現(xiàn)告訴我們星系在銀河系間密集口袋中的劇烈相互作用,在那里氣體變得太熱而無法探測到。”

研究人員在尋找一種方法來可視化宇宙網(wǎng)結(jié)構(gòu)與冷氣之間理論上的聯(lián)系時使用粘液模子模擬,這是先前哈勃光譜研究中發(fā)現(xiàn)的。

然后,加州大學圣克魯斯分校的計算機科學家Oskar Elek的團隊成員在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)了柏林媒體藝術(shù)家Sage Jenson的作品。簡森(Jenson)的作品中令人著迷的是視覺效果,顯示了粘液霉的觸手狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)從一種食物來源轉(zhuǎn)移到另一種食物來源的增長。簡森的藝術(shù)作品是基于布里斯托爾西英格蘭大學的杰夫·瓊斯(Jeff Jones)從2010年開始的科學研究成果,該書詳細介紹了一種模擬粘液霉菌生長的算法。

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