Slizovka bola použitá na obnovenie neviditeľnej siete, ktorá drží náš vesmír pohromade

(Burchett a kol., ApJL, 2020)

Astronómovia použili algoritmus založený na rastových vzorcoch slizovcov, aby zmapovali niečo, čo je v podstate nemožné vidieť: kozmickú sieť plynu a temná hmota základom samotnej štruktúry vesmíru.

Slizovka ( Physarum polycephalum ) je jedným znajpodivnejšie formy života na planéte, ale nemali by sme podceňovať tieto zvláštne, želatínové guličky.

Je to preto, že tento bezmozgový organizmus – alebo skôr spôsob, akým vyrastá navonok v rozvetvených sieťach slizkých úponkov – je schopný „riešiť“ priestorové problémy, ktoré sú z výpočtovej perspektívy skutočne neuveriteľne zložité.



V minulosti modely založené na P. polycephalum 's wanderlust have vyriešené bludiská , identifikoval najkratšia cesta medzi bodmi a dokonca zrekonštruovali sieť tokijského železničného systému .

O akej veľkej slizničnej plesni sa odváži snívať, však? Nuž, odpoveď je „dosť veľká“. V novom výskume vedenom astronómom Joeom Burchettom z UC Santa Cruz zistili vedci P. polycephalum Prieskumné inštinkty pomáhajú vyriešiť jednu z najväčších neznámych v astrofyzike.

(NASA, ESA a J. Burchett a O. Elek – UC Santa Cruz)

Vyššie: 3D mapa siete vlákien kozmickej siete modelu slizovej formy s vložkami zobrazujúcimi galaxie (žlté) a algoritmicky generované vlákna vlákien (fialové).

„Moderná kozmológia predpovedá, že hmota v našom dnešnom vesmíre sa zhromaždila do obrovskej siete vláknitých štruktúr hovorovo nazývaných „kozmická sieť“, píšu autori vo svojom nový papier .

'Pretože táto hmota je buď elektromagneticky neviditeľná (t. j. tmavá) alebo príliš difúzna na zobrazenie v emisii, testy tejto paradigmy kozmickej siete sú obmedzené.'

Inými slovami, ako sa môžeme pokúsiť experimentálne zviditeľniť túto gigantickú, neviditeľnú kozmickú sieť, ktorá slúži ako lešenie celého vesmíru, keďže pozostáva z neviditeľnej temnej hmoty alebo tenkých vlákien plynu, ktoré je ťažké rozoznať na našich ďalekohľadoch?

Pre slizniaky to nikdy nebol problém. Až kým nebolo.

Jeden z tímu UC Santa Cruz, výskumník počítačových médií Oskar Elek, sa inšpiroval prácou nemeckého mediálneho umelca Sage Jensona, ktorý vytvoril umelecké simulácie založené na P. polycephalum správanie pri hľadaní potravy.

Výskumníci vzali Jensonov 2D model a vytvorili ho v troch rozmeroch s ďalšími úpravami. Potom naplnili algoritmus súborom údajov so súradnicami 37 000 galaxií v oblasti známej ako Miestny vesmír a model slizovej formy urobil svoje: pospájal bodky ako vždy, ale tentoraz v nebeskom meradle, čím sme získali virtuálnu, optimalizovanú rekonštrukciu toho, ako môže vesmírna sieť v skutočnosti vyzerať.

„Galaxie efektívne slúžia ako zdroje „potravy“ pre roj virtuálnych agentov „slizovcov“ uvoľnených do 3D priestoru definovaného nebeskými súradnicami každej galaxie,“ píšu výskumníci .

'Agenti sa neustále pohybujú vesmírom a nakoniec dosiahnu rovnovážny stav, pričom sledujú približnú optimálnu transportnú sieť z galaxie do galaxie.'

Samozrejme, 3D mapa, ktorú algoritmus generuje, je len vymyslenou simuláciou – nie pevným dôkazom toho, kde sa tmavá hmota a plynové vlákna kozmickej siete skutočne nachádzajú tam vo vesmíre. Napriek tomu by to mohla byť naša najlepšia aproximácia, hovoria výskumníci a majú aspoň nejaké dôkazy na podporu tohto tvrdenia.

Aj keď by bolo pravdepodobne nemožné overiť celú rekonštrukciu kozmickej siete, náhodné kontroly porovnávajúce vlákna slizovej formy so staršími údajmi z Hubbleovho teleskopu o polohách vodíkových plynov naznačujú, že sieť algoritmu je presná.

'Vedeli sme, kde by sa mali vlákna kozmickej siete nachádzať, vďaka slizovej forme, takže sme mohli ísť do archivovaného Hubbleovho spektra pre kvazary, ktoré skúmajú tento priestor, a hľadať stopy plynu,' hovorí Burchett .

'Kdekoľvek sme v našom modeli videli vlákno, Hubbleovo spektrá ukazovalo signál plynu a signál zosilnel smerom k stredu vlákien, kde by mal byť plyn hustejší.'

Mali by sme byť prekvapení, že niečo také základné a nízke, ako je inštinkt slizníc, nám môže pomôcť nasmerovať nás smerom ku kozmickým štruktúram, ktoré inak unikali vedeckým objavom? Nuž, áno aj nie, tvrdia vedci.

'Je to trochu náhoda, že to funguje, ale nie úplne,' Burchett vysvetľuje .

„Slizovka vytvára optimalizovanú dopravnú sieť a hľadá najefektívnejšie cesty na prepojenie zdrojov potravy. V kozmickej sieti rast štruktúry vytvára siete, ktoré sú tiež v istom zmysle optimálne. Základné procesy sú odlišné, ale vytvárajú matematické štruktúry, ktoré sú analogické.“

V každom prípade by nám nálezy mohli poskytnúť úplne nový spôsob pochopenia štruktúr kozmickej siete, a to najmä vďaka existencii slizovcov. Všetci sme v žľabe, zdá sa, ale niektorí z nás sa pozerajú na hviezdy.

'Po prvýkrát teraz môžeme kvantifikovať hustotu medzigalaktického média od vzdialených okrajov vlákien kozmickej siete až po horúce a husté vnútro kôp galaxií,' hovorí Burchett .

'Tieto výsledky nielen potvrdzujú štruktúru kozmickej siete predpovedanú kozmologickými modelmi, ale tiež nám poskytujú spôsob, ako zlepšiť naše chápanie vývoja galaxií tým, že ju prepojíme so zásobníkmi plynu, z ktorých sa galaxie formujú.'

Zistenia sú uvedené v The Astrophysical Journal Letters .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.