Jordiske slimformmodeller har hjulpet astronomer med at kortlægge den kosmiske bane, der forbinder galakser i hele universet.
Slamform eller Physarum polycephalum, er en enkeltcelleorganisme, der bygger komplekse filamentære netværk på jagt efter mad. Ved hjælp af computermodeller inspireret af vækstmønstrene i slimform, spores forskere fra University of California Santa Cruz det weblignende netværk af sammenkoblede filamenter, der forlænger lysår mellem galakser.
"En slimform skaber et optimeret transportnetværk, hvor de finder de mest effektive stier til at forbinde madkilder," sagde Joe Burchett, hovedforfatter af undersøgelsen fra UC Santa Cruz, i en erklæring. "På den kosmiske web producerer væksten af struktur netværk, der også på en måde er optimale. De underliggende processer er forskellige, men de producerer matematiske strukturer, der er analoge."
For at oprette de nye modeller brugte teamet data fra Sloan Digital Sky Survey og værket af den Berlin-baserede kunstner Sage Jenson, hvis kunstneriske visualiseringer er baseret på en algoritme til simulering af væksten i slimform. Forskerne navngav den nye algoritme Monte Carlo Physarum Machine, ifølge erklæringen.
Materiale i universet distribueres i et weblignende netværk af intergalaktiske filamenter adskilt af enorme hulrum. Galakser dannes, hvor disse filamenter skærer hinanden og stof er mest koncentreret. Imidlertid er disse filamenter, der strækker sig mellem galakser, stort set usynlige, fordi de består af mørkt stof - et materiale, der ikke udsender lys eller energi, men tegner sig for cirka 85% af universets masse.
Forskerne testede den nye algoritme mod data fra den kosmologiske simulering af Bolshoi-Planck. Denne simulering, der blev udviklet af Joel Primack, en fysikprofessor ved UC Santa Cruz, bruges til at modellere "haloer" af mørkt stof - i hvilket galakser dannes - og filamenterne forbinder galakser over hele universet. Resultaterne afslørede, at resultatet af den nye slamformalgoritme, der er tæt på linje med simuleringen af mørkt stof, ifølge udsagnet.
”Fra 450.000 mørke stoffer gloser kan vi få en næsten perfekt pasform til tæthedsfelterne i den kosmologiske simulering,” sagde Oskar Elek, medforfatter til studiet og postdoktorisk forsker i computermedier ved UC Santa Cruz.
Forskerne brugte også data fra Hubble-rumteleskopets Cosmic Origins Spectrograph, der bruges til at studere genstande, der absorberer eller udsender lys. Intergalaktisk gas efterlader en markant absorptionssignatur i spektret af lys, der passerer gennem det, ifølge udsagnet.
Hubble-data afslørede således gassignaturer i rummet mellem galakser. Gassignaturerne var stærkere mod midten af filamenter, hvor tæt ophopning af stof danner nye galakser, ifølge erklæringen.
"For første gang kan vi kvantificere tætheden af det intergalaktiske medium fra de ydre udkanten af kosmiske webfilamenter til det varme, tætte interiør i galakse-klynger," sagde Burchett i erklæringen. "Disse resultater bekræfter ikke kun strukturen på den kosmiske bane, der er forudsagt af kosmologiske modeller, de giver os også en måde at forbedre vores forståelse af galakseudviklingen ved at forbinde den med de gasreservoirer, som galakser udgør ud af."
Derfor tillader den nye slamformbaserede algoritme astronomer at visualisere den kosmiske bane i større skala. Deres fund blev offentliggjort 10. marts i Astrophysical Journal Letters.
- Neutrino, der er sammenfiltret i den kosmiske bane, kan ændre universets struktur
- Vores ekspanderende univers: Alder, historie og andre fakta
- Rummet bliver slanket: Lille satellit vil vokse skimmel i kredsløb
