Jordmodeller från slamform har hjälpt astronomer att kartlägga den kosmiska webben som förbinder galaxer i hela universum.
Slamform, eller Physarum polycephalum, är en encellig organisme som bygger komplexa trådnätverk på jakt efter mat. Genom att använda datormodeller inspirerade av tillväxtmönstren för slamform, spårade forskare från University of California Santa Cruz det webbliknande nätverket av sammankopplade filament som förlänger ljusår mellan galaxer.
"En slamform skapar ett optimerat transportnätverk och hittar de mest effektiva vägarna för att ansluta matkällor," sade Joe Burchett, huvudförfattare till studien från UC Santa Cruz, i ett uttalande. "I den kosmiska webben skapar tillväxten av strukturer nätverk som också i en mening är optimala. De underliggande processerna är olika, men de producerar matematiska strukturer som är analoga."
För att skapa de nya modellerna använde teamet data från Sloan Digital Sky Survey och arbetet från den Berlin-baserade konstnären Sage Jenson, vars konstnärliga visualiseringar bygger på en algoritm för att simulera tillväxten av slimmform. Forskarna kallade den nya algoritmen Monte Carlo Physarum Machine, enligt uttalandet.
Materia i universum distribueras i ett webbliknande nätverk av intergalaktiska filament separerade av stora tomrum. Galaxer bildas där dessa filament skär varandra och materien är mest koncentrerad. Dessa filament, som sträcker sig mellan galaxer, är emellertid till stor del osynliga eftersom de består av mörk materia - ett material som inte avger ljus eller energi, men står för ungefär 85% av universumets massa.
Forskarna testade den nya algoritmen mot data från den kosmologiska simuleringen av Bolshoi-Planck. Denna simulering, som utvecklades av Joel Primack, en fysikprofessor vid UC Santa Cruz, används för att modellera "glorier" av mörk materia - där galaxer bildas - och filamenten som förbinder galaxer över hela universum. Resultaten avslöjade att utfallet av den nya slamformalgoritmen var nära anpassad till simuleringen av mörk materia, enligt uttalandet.
"Från och med 450 000 mörka ämnen, kan vi få en nästan perfekt anpassning till täthetsfälten i den kosmologiska simuleringen," sade Oskar Elek, medförfattare till studien och postdoktor i beräkningsmedier vid UC Santa Cruz.
Forskarna använde också data från Hubble Space Telescope's Cosmic Origins Spectrograph, som används för att studera föremål som absorberar eller avger ljus. Intergalaktisk gas lämnar en distinkt absorptionssignatur i spektrumet av ljus som passerar genom den, enligt uttalandet.
Således avslöjade Hubble-data gassignaturer i utrymmet mellan galaxerna. Gassignaturerna var starkare mot mitten av filament, där täta materialansamlingar bildar nya galaxer, enligt uttalandet.
"För första gången kan vi kvantifiera tätheten för det intergalaktiska mediet från de avlägsna utkanten av kosmiska webfilament till de heta, täta interiörerna i galaxkluster," sade Burchett i uttalandet. "Dessa resultat bekräftar inte bara strukturen på den kosmiska banan som förutses av kosmologiska modeller, de ger oss också ett sätt att förbättra vår förståelse för galaxutvecklingen genom att ansluta den till gasbehållarna som galaxer bildas från."
Därför tillåter den nya slamformbaserade algoritmen astronomer att visualisera den kosmiska banan i större skala. Deras resultat publicerades 10 mars i Astrophysical Journal Letters.
- Neutrino förvirrad i den kosmiska webben kan förändra universums struktur
- Vårt växande universum: Ålder, historia och andra fakta
- Rymden blir slimmad: Liten satellit kommer att växa mögel i omloppsbana
