Τα μοντέλα γήινης μούχλας έχουν βοηθήσει τους αστρονόμους να χαρτογραφήσουν τον κοσμικό ιστό που συνδέει τους γαλαξίες σε όλο το σύμπαν.
Λεπτό καλούπι, ή Physarum polycephalum, είναι ένας μονοκύτταρος οργανισμός που χτίζει πολύπλοκα νηματοειδή δίκτυα για την αναζήτηση τροφής. Χρησιμοποιώντας μοντέλα υπολογιστών εμπνευσμένα από τα μοτίβα ανάπτυξης της μούχλας, οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας Santa Cruz ανίχνευσαν το δικτυακό δίκτυο διασυνδεδεμένων νημάτων που επεκτείνουν τα έτη φωτός μεταξύ των γαλαξιών.
"Μια μούχλα slime δημιουργεί ένα βελτιστοποιημένο δίκτυο μεταφορών, βρίσκοντας τα πιο αποτελεσματικά μονοπάτια για τη σύνδεση πηγών τροφίμων", δήλωσε ο Joe Burchett, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης από την UC Santa Cruz. "Στον κοσμικό ιστό, η ανάπτυξη της δομής παράγει δίκτυα που είναι, κατά μία έννοια, βέλτιστα. Οι υποκείμενες διαδικασίες είναι διαφορετικές, αλλά παράγουν μαθηματικές δομές που είναι ανάλογες."
Για να δημιουργήσει τα νέα μοντέλα, η ομάδα χρησιμοποίησε δεδομένα από το Sloan Digital Sky Survey και το έργο του καλλιτέχνη Sage Jenson με έδρα το Βερολίνο, του οποίου οι καλλιτεχνικές απεικονίσεις βασίζονται σε έναν αλγόριθμο για την προσομοίωση της ανάπτυξης της μούχλας slime. Οι ερευνητές ονόμασαν τον νέο αλγόριθμο το Monte Carlo Physarum Machine, σύμφωνα με τη δήλωση.
Η ύλη στο σύμπαν διανέμεται σε ένα δικτυακό δίκτυο διαγαλαξιακών νημάτων που χωρίζεται από τεράστια κενά. Οι γαλαξίες σχηματίζονται όπου αυτά τα νημάτια τέμνονται και η ύλη είναι πιο συγκεντρωμένη. Ωστόσο, αυτά τα νημάτια, που εκτείνονται μεταξύ των γαλαξιών, είναι σε μεγάλο βαθμό αόρατα επειδή αποτελούνται από σκοτεινή ύλη - ένα υλικό που δεν εκπέμπει φως ή ενέργεια, αλλά αντιπροσωπεύει περίπου το 85% της μάζας του σύμπαντος.
Οι ερευνητές δοκίμασαν τον νέο αλγόριθμο με δεδομένα από την κοσμολογική προσομοίωση Bolshoi-Planck. Αυτή η προσομοίωση, η οποία αναπτύχθηκε από τον Joel Primack, καθηγητή φυσικής στο UC Santa Cruz, χρησιμοποιείται για τη μοντελοποίηση "φωτοστέφανα" της σκοτεινής ύλης - στην οποία σχηματίζονται οι γαλαξίες - και των νημάτων που συνδέουν τους γαλαξίες σε όλο το σύμπαν. Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν ότι το αποτέλεσμα του νέου αλγορίθμου μούχλας slime ευθυγραμμίστηκε στενά με την προσομοίωση σκοτεινής ύλης, σύμφωνα με τη δήλωση.
"Ξεκινώντας με 450.000 φωτοστέφανα σκοτεινής ύλης, μπορούμε να ταιριάξουμε σχεδόν τέλεια στα πεδία πυκνότητας στην κοσμολογική προσομοίωση", δήλωσε ο Oskar Elek, συν-συγγραφέας της μελέτης και μεταδιδακτορικός ερευνητής σε υπολογιστικά μέσα στο UC Santa Cruz.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν επίσης δεδομένα από το φασματογράφημα Cosmic Origins του Hubble Space Telescope, το οποίο χρησιμοποιείται για τη μελέτη αντικειμένων που απορροφούν ή εκπέμπουν φως. Το διαγαλαξιακό αέριο αφήνει μια ξεχωριστή υπογραφή απορρόφησης στο φάσμα του φωτός που το διαπερνά, σύμφωνα με τη δήλωση.
Έτσι, τα δεδομένα του Hubble αποκάλυψαν υπογραφές αερίου στο χώρο μεταξύ γαλαξιών. Οι υπογραφές αερίου ήταν ισχυρότερες προς τα μέσα των νημάτων, όπου πυκνές συσσωρεύσεις ύλης σχηματίζουν νέους γαλαξίες, σύμφωνα με τη δήλωση.
"Για πρώτη φορά τώρα, μπορούμε να ποσοτικοποιήσουμε την πυκνότητα του διαγαλαξιακού μέσου από τα απομακρυσμένα περίχωρα των κοσμικών ινών ιστού έως τα καυτά, πυκνά εσωτερικά των σμήνων γαλαξιών", δήλωσε ο Burchett στη δήλωση. "Αυτά τα αποτελέσματα όχι μόνο επιβεβαιώνουν τη δομή του κοσμικού ιστού που προβλέπεται από κοσμολογικά μοντέλα, αλλά μας δίνουν επίσης έναν τρόπο να βελτιώσουμε την κατανόησή μας για την εξέλιξη των γαλαξιών συνδέοντάς τον με τις δεξαμενές αερίου από τις οποίες σχηματίζουν γαλαξίες."
Επομένως, ο νέος αλγόριθμος με βάση το καλούπι slime επιτρέπει στους αστρονόμους να απεικονίσουν τον κοσμικό ιστό σε μεγαλύτερη κλίμακα. Τα ευρήματά τους δημοσιεύθηκαν στις 10 Μαρτίου στο Astrophysical Journal Letters.
- Τα νετρίνα που εμπλέκονται στον κοσμικό ιστό μπορούν να αλλάξουν τη δομή του σύμπαντος
- Το διευρυμένο σύμπαν μας: Ηλικία, ιστορία και άλλα γεγονότα
- Ο χώρος μειώνεται: Ο μικροσκοπικός δορυφόρος θα μεγαλώσει μούχλα σε τροχιά
