地上の粘菌モデルは、天文学者が宇宙全体の銀河をつなぐ宇宙のウェブをマッピングするのに役立ちました。
粘菌、または Physarum polycephalumは、食物を求めて複雑なフィラメント状ネットワークを構築する単細胞生物です。粘菌の成長パターンに触発されたコンピューターモデルを使用して、カリフォルニア大学サンタクルーズ校の研究者たちは、銀河間で光年を伸ばす相互接続されたフィラメントのウェブのようなネットワークを追跡しました。
「粘菌は最適化された輸送ネットワークを作り出し、食物源を接続するための最も効率的な経路を見つけます」とカリフォルニア大学サンタクルーズ校の研究の筆頭著者であるジョー・バーシェットは声明で述べました。 「宇宙のウェブでは、構造の成長により、ある意味で最適でもあるネットワークが生成されます。基盤となるプロセスは異なりますが、類似した数学的構造が生成されます。」
新しいモデルを作成するために、チームはスローンデジタルスカイサーベイのデータと、ベルリンを拠点とするアーティスト、セージジェンソンの作品を使用しました。芸術家の視覚化は、粘菌の成長をシミュレーションするアルゴリズムに基づいています。声明によると、研究者たちは新しいアルゴリズムをモンテカルロフィサルムマシンと名付けました。
宇宙の物質は、巨大な空隙によって分離された銀河間フィラメントの網のようなネットワークに分布しています。これらのフィラメントが交差する場所に銀河が形成され、物質が最も集中します。ただし、これらのフィラメントは銀河間を延びており、光やエネルギーを放出しないが宇宙の質量の約85％を占める暗黒物質で構成されているため、ほとんど見えません。
研究者たちは、ボリショイ・プランク宇宙シミュレーションからのデータに対して新しいアルゴリズムをテストしました。このシミュレーションは、カリフォルニア大学サンタクルーズ校の物理学教授であるJoel Primackによって開発されたもので、銀河が形成される暗黒物質の「ハロー」と、宇宙全体で銀河をつなぐフィラメントをモデル化するために使用されます。声明によると、結果は、新しい粘菌アルゴリズムの結果が暗黒物質シミュレーションと密接に一致していることを明らかにした。
UC Santa Cruzの計算メディアの研究の共同執筆者でポスドク研究者であるオスカーエレク氏は、声明の中で、「45万個の暗黒物質ハローから始めて、宇宙シミュレーションの密度場にほぼ完全に適合できる」と述べた。
研究者はまた、ハッブル宇宙望遠鏡の宇宙起源スペクトログラフのデータを使用しました。これは、光を吸収または放出するオブジェクトの研究に使用されます。声明によると、銀河間ガスは、通過する光のスペクトルに特有の吸収シグネチャーを残します。
このように、ハッブルのデータは銀河間の空間にガスの痕跡を明らかにしました。声明によると、ガスの特徴は、物質の密な蓄積が新しい銀河を形成するフィラメントの中央に向かってより強かったという。
「初めて、宇宙のウェブフィラメントの遠い郊外から銀河団の熱く密な内部までの銀河間物質の密度を定量化できる」とBurchettは声明で述べた。 「これらの結果は、宇宙論的モデルによって予測された宇宙ウェブの構造を確認するだけでなく、銀河が形成されるガス貯留層と接続することによって、銀河進化の理解を向上させる方法も提供します。」
したがって、新しい粘菌ベースのアルゴリズムにより、天文学者は宇宙ウェブをより大きなスケールで視覚化することができます。彼らの調査結果は、3月10日のAstrophysical Journal Lettersに掲載されました。
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