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天文学家使用粘液模子模型揭示宇宙网的暗线

一种计算方法受到了明亮的黄色粘液霉菌生长模式的启发,使圣克鲁斯大学的一组天文学家和计算机科学家能够追踪连接整个星系的宇宙网的细丝。

他们的结果发表在3月10日的《天体物理学杂志快报》上,提供了星系之间空间中的扩散气体与宇宙论理论所预测的宇宙网的大规模结构之间的第一个结论性联系。

根据流行的理论,随着宇宙在大爆炸之后进化,物质开始分布在由巨大空隙隔开的相互连接的细丝状的网状网络中。在物质最集中的细丝的交点和最密集区域形成了充满恒星和行星的发光星系。尽管天文学家设法瞥见了其中的一部分,但在星系之间扩散的氢气细丝基本上看不见。

这些似乎与低粘泥霉菌没有任何关系,这种霉菌通常生长在森林地面上腐烂的原木和枯枝落叶上,有时在草坪上形成海绵状黄色团块,这种霉菌通常生长在多叶草上。但是,Physarum具有创造最佳的分销网络和解决计算上困难的空间组织问题的能力,在令人惊奇的科学家们的悠久历史上。在一项著名的实验中,粘液霉菌通过连接代表东京周围城市的食物来源来复制日本铁路系统的布局。

加州大学圣克鲁斯分校的天文学和天体物理学博士后研究员乔·伯切特(Joe Burchett)一直在寻找一种大规模可视化宇宙网的方法,但是当计算媒体的博士后研究员奥斯卡·埃莱克(Oskar Elek)建议使用Physarum时,他对此表示怀疑。基于算法。毕竟,完全不同的力会塑造宇宙纤维网和粘液模具的生长。

但是Elek一直对大自然中的图案着迷,对柏林艺术家Sage Jenson的Physarum“生物制造”印象深刻。从Jenson使用的二维Physarum模型(最初由Jeff Jones于2010年开发)开始,Elek和他的朋友(程序员Jan Ivanecky)将其扩展到三个维度,并进行了其他修改,以创建一种新算法,称为Monte Carlo Physarum Machine 。

Burchett从Sloan数字天空调查(SDSS)中为Elek提供了一个37,000个星系的数据集,当他们将新算法应用到它时,结果就非常具有说服力了。

伯切特说:“那真是一个尤里卡的时刻,我坚信,煤泥模型是我们前进的道路。”“它确实起作用,但并非完全是偶然的。粘液霉菌创造了优化的运输网络,找到了连接食物来源的最有效途径。在宇宙网中,结构的增长产生了某种意义上的网络,最基本的过程是不同的,但是它们产生的数学结构是相似的。”

Elek还指出:“我们开发的模型与其原始灵感相距几层抽象。”

当然,模型结果与宇宙网的预期结构的强烈视觉相似性并不能证明任何事情。研究人员在继续完善模型的过程中进行了各种测试以验证模型。

到目前为止,宇宙网的最佳表示形式是通过计算机模拟宇宙中结构的演化而出现的,它表明了暗物质的大规模分布,包括形成星系的巨大暗物质光环和连接它们的细丝。 。暗物质是看不见的,但它构成了宇宙中约85%的物质,而引力会使普通物质遵循暗物质的分布。

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