Maalliset limamuotimallit ovat auttaneet tähtitieteilijöitä kartoittamaan kosmisen verkon, joka yhdistää galaksit ympäri maailmankaikkeutta.
Lima home, tai Physarum polycephalum, on yksisoluinen organismi, joka rakentaa monimutkaisia säieverkostoja etsimään ruokaa. Kalifornian yliopiston Santa Cruzin yliopiston tutkijat jäljittivät limamuotin kasvumallien innoittamana tietokonemalleja jäljittää verkkoon kaltaisten toisiinsa kytkettyjen filamenttien verkko, joka pidentää valovuosia galaksien välillä.
"Liman muotti luo optimoidun kuljetusverkon, joka löytää tehokkaimmat reitit ruokalähteiden yhdistämiseen", UC Santa Cruzin tutkimuksen johtava kirjoittaja Joe Burchett sanoi lausunnossaan. "Kosmisessa verkossa rakenteen kasvu tuottaa verkkoja, jotka ovat myös tietyssä mielessä optimaalisia. Taustalla olevat prosessit ovat erilaisia, mutta ne tuottavat matemaattisia rakenteita, jotka ovat analogisia."
Uusien mallien luomiseksi ryhmä käytti tietoja Sloan Digital Sky Survey -tapahtumasta ja Berliinissä toimivan taiteilijan Sage Jensonin töistä, joiden taiteelliset visualisoinnit perustuvat algoritmiin simuloidun loman kasvun simuloimiseksi. Tutkijat nimittivät uuden algoritmin Monte Carlo Physarum Machineksi lausunnon mukaan.
Aine maailmankaikkeudessa jakautuu verkkomaiseen verkkoon, jossa on galaktien välisiä filamentteja, joita erottavat valtavat tyhjiöt. Galaksit muodostuvat siellä, missä nämä filamentit leikkaavat ja aine on keskittynein. Nämä filamentit, jotka ulottuvat galaksien välillä, ovat kuitenkin suurelta osin näkymättömiä, koska ne koostuvat tummasta aineesta - materiaalista, joka ei säteile valoa tai energiaa, mutta sen osuus on noin 85% maailmankaikkeuden massasta.
Tutkijat kokeilivat uutta algoritmia Bolshoi-Planckin kosmologisen simulaation tietojen perusteella. Tätä simulaatiota, jonka on kehittänyt UC Santa Cruzin fysiikan professori Joel Primack, käytetään mallintamaan tumman aineen "haloja" - joissa galaksit muodostuvat - ja filamentteja, jotka yhdistävät galaksit maailmankaikkeuden ympäri. Tulokset paljastivat, että uuden liman muottialgoritmin lopputulos oli läheisessä linjassa tumman aineen simulaation kanssa.
"Alkaen 450 000 tumman aineen halosta, voimme saada lähes täydellisen sopivuuden tiheyskenttiin kosmologisessa simulaatiossa", Oskar Elek, tutkimuksen avustaja ja tutkimuksen jälkeinen tutkija laskennallisessa mediassa UC Santa Cruzissa, sanoi lausunnossa.
Tutkijat käyttivät myös tietoja Hubble Space Telescope's Cosmic Origins -spektrografista, jota käytetään tutkimaan esineitä, jotka absorboivat tai säteilevät valoa. Galaktinen maakaasu jättää lausunnon mukaan selkeän absorptiosignaalin sen läpi kulkevaan valonspektriin.
Siksi Hubblen tiedot paljastivat kaasun allekirjoitukset galaksien välisessä tilassa. Kaasun allekirjoitukset olivat vahvempia hehkulankojen keskustaa kohti, missä tiheät aineen keräykset muodostavat uusia galakseja, lausunnon mukaan.
"Voimme nyt ensimmäistä kertaa kvantifioida galaktienvälisen väliaineen tiheyden kosmisen web-filamenttien etäisiltä reunuksilta galaksiklusterien kuumiin, tiheisiin sisätiloihin", Burchett totesi lausunnossa. "Nämä tulokset eivät vain vahvista kosmologisten mallien ennustamaa kosmisen verkon rakennetta, vaan antavat myös meille tavan parantaa ymmärrystämme galaksien evoluutiosta yhdistämällä ne kaasusäiliöihin, joista galaksit muodostuvat."
Siksi uuden liman muottiin perustuvan algoritmin avulla tähtitieteilijät voivat visualisoida kosmisen rainan suuremmassa mittakaavassa. Heidän havaintonsa julkaistiin 10. maaliskuuta Astrophysical Journal Letters -lehdessä.
- Kosmiseen verkkoon takertuneet neutriinot voivat muuttaa maailmankaikkeuden rakennetta
- Laajeneva universumimme: Ikä, historia ja muut tosiasiat
- Avaruus kapenee: Pieni satelliitti kasvaa homeen kiertoradalla
