NASA 霉菌黏液模模拟绘制宇宙中的暗物质图

NASA 霉菌黏液模模拟绘制宇宙中的暗物质图

首页模拟经营虚拟粘液模拟器更新时间:2024-05-11

导语:通过对两个或两类研究对象进行比较,找出它们之间的相同点或相似点,并以此为依据,把对某一个或某一类对象的有关知识和结论,迁移到另一个或另一类对象(人们要研究的对象)上去,从而推论出它们的其他属性或规律也可能相同或相似的结论;或者由两个对象的规律相似,而推论出它们的属性相同或相似的结论,这就是经典'类比推理法'。NASA科学家利用自然界中最卑微的生物之一的行为正在帮助天文学家探索宇宙中最大的结构。

自然界中单细胞有机体,被称为粘液霉菌,粘液霉菌为寻找食物建立了复杂的丝状网络,找到了连接不同位置的近乎最佳的途径。在塑造宇宙的过程中,引力建立了一个巨大的蛛网结构,把星系和星系团沿着数以百万光年长的微弱桥梁连接在一起。这两个网络之间有着不可思议的相似之处:一个是由生物进化制造的,另一个是由引力的原始力量构成的。

显微镜下粘液霉菌

宇宙网是宇宙的大规模骨干,主要由神秘物质暗物质组成,并带有气体,而星系正是在此物质上形成的。暗物质是看不见的,但它占了宇宙物质的大部分。在1985年红移调查中,首次暗示存在一个类似于网络的宇宙结构。自这些研究以来,这种丝状结构的巨大规模在随后的天空调查中不断扩大。这些细丝形成了宇宙中大空隙之间的边界。

蓝色发光暗物质

但是天文学家们很难找到这些难以捉摸的线索,因为这些气体太暗了,很难探测到。现在,一组研究人员转向黏液霉菌,帮助他们绘制一张当地宇宙中的细丝地图(距离地球在5亿光年以内),并在其中找到气体。

他们设计了一种受黏液霉菌行为启发的计算机算法,并通过计算机模拟宇宙中暗物质细丝的生长,对其进行了测试。然后,研究人员将黏液模型算法应用于包含斯隆数字天空调查(SloanDigitalSkySurvey)绘制的3.7万个星系的位置的数据,距离为3亿光年。该算法生成了底层宇宙网络结构的三维地图。

部分宇宙网络三维地图

然后,他们分析了350颗类星体的紫外线(距离更远的数十亿光年),这些类星体被列入哈勃光谱遗产档案馆,该档案馆保存着美国宇航局哈勃太空望远镜光谱仪的数据。这些遥远的宇宙手电筒是明亮的黑洞驱动的活跃星系核心,其光线在空间和前景宇宙网中闪耀。在那盏灯上印有其他未被探测到的氢气的显著吸收特征,该小组在沿着细丝的特定点进行了分析。这些目标位置远离星系,这使得研究小组能够将气体与宇宙的大尺度结构联系起来。

粘液霉菌模拟宇宙暗物质

加州大学圣克鲁斯分校的首席研究员JosephBurchett说:“最简单的生命形式之一实际上能够洞察宇宙中最大规模的结构,这真是令人着迷。”“通过黏液模模拟来找出包括远离星系的宇宙网细丝的位置,我们就可以利用哈勃太空望远镜的档案数据来检测和确定这些看不见的细丝外围的冷却气体的密度。几十年来,科学家们已经检测到了这种气体的特征,我们已经证实了理论上的这种气体是由宇宙网组成的。”

这项调查进一步验证了一项研究,即星系间气体密度较高的区域被组织成细丝,研究小组发现,这些细丝从星系延伸到1,000万光年以上。(这个距离是银河系直径的100倍以上。)

研究人员在寻找一种方法来可视化之前哈勃光谱研究中发现的宇宙网络结构和冷却气体之间的理论联系时,转向了黏液霉菌模拟。研究小组注意到,黏液霉菌如何制造复杂的细丝来捕捉新的食物,以及重力如何塑造宇宙,在星系和星系团之间构建宇宙网,两者之间有着惊人的相似之处。

在模拟的基础上,Elek开发了一个建立黏液模型的三维计算机模型,以估计宇宙网丝状结构的位置。不过研究人员说,在如此大规模的星系调查中,很难设计出一种寻找细丝的可靠算法。Elek解释说:“所以看到虚拟黏液模子在几分钟内就能给你一个非常接近的近似,这是相当令人惊讶的。”“你可以亲眼看到它的生长。”作为对比,在培养皿中生长这种有机体需要几天的时间。黏液霉菌实际上有一种非常特殊的智能来解决这一空间任务。毕竟,它对它的生存至关重要。

说明:专业名词部分资料摘选自《天体物理期刊通讯》

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