关于宇宙的大尺度结构和星系的演化，黏菌能告诉我们什么？这些东西可能看起来不协调，但它们都是大自然的一部分，地球上的黏菌似乎可以告诉我们一些关于宇宙本身的事情。事实上，在宇宙中穿行的巨大气体细丝与黏菌及其管状网络有很多共同之处。
宇宙的大尺度结构是由星系群和星系团中的星系组成的。它们被巨大的空洞所包围，气体细丝穿过这些空洞，将团、星团和超星团连接在一起。但是，这些细丝对星系的演化有什么影响呢？
现在，一组研究人员开发了一种新方法来识别这些细丝，并建立它们的目录。他们使用Illustris TNG模拟器和黏菌模拟器来帮助识别这些细丝。对细丝的位置有了更好的了解，他们就可以开始了解细丝在星系演化中扮演的角色。
他们在一篇题为“黏液霉菌宇宙网的细丝以及它们如何影响星系演化”的论文中展示了他们的研究结果。这项研究已提交给《天体物理学杂志》，论文目前正在印前。该研究的主要作者是新墨西哥州立大学天文系的法哈努尔·哈桑（Farhanul Hasan）。
黏菌是自然界最不寻常的生命形式之一。有些是包含不同生物体组合的集体生命形式。不知何故，它们通过在环境中散布管道来优化自己。这使它们能够在迷宫中找到食物，并返回到以前有食物的地方。这很了不起，因为它们没有大脑就能做到这一点。他们不寻常的能力使他们在天体物理学中很有价值。
天体物理学的主要目标之一是了解星系是如何形成和演化的。天体物理学家测量它们的质量，它们的活动星系核反馈，超新星爆炸和星系内部的其他过程。但星系所处的环境也决定了它的演化。那连接星系的宇宙网细丝在星系演化中扮演了什么角色呢？
这是这项研究的核心。
作者解释说：“在各种研究中，确定星系显著的‘环境’指标是一项不同的任务。”
作者写到：“星系演化可以在宇宙大尺度结构的背景下进行分析，这种结构被称为‘宇宙网’。这种结构由相互连接的细丝网络和节点组成，前者是星系间物质的桥梁，后者是宇宙密度分布最高的细丝的密集交叉点。”
作者指出，星系群、星系团和超星系团都在这个网络中，它们很容易被识别出来。然而，即使在像Illustris TNG这样强大的模拟中，单个细丝也很难识别。论文指出，“从稀疏的星系分布中识别宇宙网的细丝，通常被称为宇宙网'重建'，是一项具有挑战性的任务”。
上图显示了多头绒泡菌沿着树皮前进。
这一点很重要，因为这些细丝会影响星系的演化。鉴定纤维的不同研究得出了不同的结论。作者写道，“例如，虽然一些研究表明在细丝附近气体和恒星形成受到抑制，但其他研究报告称气体供应和/或恒星形成增加。”所以，科学家们显然没有很好地了解细丝对星系的影响，这可能是因为他们错误地识别了它们，或者没有看到它们。
这就是黏菌的用武之地。
他们写道：“我们的方法使用了一种叫做蒙特卡洛绒泡体机（MCPM）的新模型来估计宇宙密度场。”
MCPM是一种重建复杂运输网络的计算工具。顾名思义，它是基于真正的黏菌多头绒泡菌。科学家们使用多头绒泡菌作为一种非常规的“生物计算机”来解决迷宫导航问题，设计运输系统，并执行许多其他相关任务。作者解释说：“MCPM的灵感来自生物有机体多头绒泡菌或黏菌的摄食习惯，众所周知，它们在寻找食物时会产生高效的相互连接的网络。”
MCPM最著名的应用是工程师们用它来复制东京地铁系统。他们将燕麦片排列成与东京周边城市相匹配的图案，粘液霉菌以非常类似于现有地铁系统的图案构建了连接燕麦的营养通道。
在这项研究中，星系和星系团代替了燕麦片。结果呢？作者写道：“我们的方法大大改进了其他宇宙网重建中使用的细丝识别方案 ……”研究人员强调了宇宙网对气体熄灭和星系气体供应的影响。
还有另一种方法可以识别科学家用来重建宇宙网的细丝，它被称为德劳内镶嵌场估计器（DTFE）。作为他们研究的一部分，作者将DTFE的性能与基于MCPM绒泡的方法进行了比较。在两个密度场输入之间确定的丝状结构的变化是相当戏剧性的。
该研究称，结果是DTFE“…… 只成功地连接了更大质量的星系”。MCPM不仅连接了更多的星系，而且还确定了更多的细丝，并忠实地追踪了潜在的暗物质分布。MCPM灯丝的形状也更自然，有更多的曲线和更少的急转弯。
MCPM工具产生了更强的结果。但这篇论文不仅仅是对该工具的评估。目的是研究细丝如何影响星系演化。论文指出，“在这里，我们研究了宇宙网环境中基于MCPM密度场的细丝是如何影响星系恒星形成活动和气体比例的。”
结果表明，DTFE场与MCPM场的恒星形成速率存在惊人的差异。在DTFE的结果中，星系在接近所有低红移恒星质量的细丝时熄灭。但在MCPM领域，作者解释说：“…… 到细丝的距离似乎对高质量、中等质量或低质量星系的恒星形成几乎没有影响，”
有更多的。由于与DTFE相比，MCPM场在识别不太突出的细丝方面做得更好，MCPM黏菌结果表明，几乎所有星系都生活在细丝附近。这与之前其他研究的DTFE结果形成对比。作者写道：“大多数星系位于距离MCPM细丝脊约1.5–2.5 Mpc的距离内。”
黏菌显然有一些东西可以教给我们关于我们所居住的宇宙的知识。这项研究的更深层次的结果表明，在Z2的早期，恒星的形成既接近又远离MCPM细丝。作者总结道：“这提供了证据，证明在早期，细丝可以有效地向星系供应气体，这使得它们能够快速生长。”这一结果与JWST最近的结果相吻合，该结果表明早期宇宙中存在大质量星系。
但在宇宙的后期，事情发生了变化。模拟表明，在过去的100亿年里，较厚的细丝实际上通过减少星系的气体供应而减慢了恒星形成的速度。
了解星系如何成长和演化是天体物理学的主要目标之一。在黏菌的帮助下，这项研究揭示了它是如何工作的。但当涉及到黏菌和天体物理学时，未来可能会更加令人兴奋。
法哈努尔·哈桑和他的同事写道：“也许更令人兴奋的是，我们的新方法可以应用于观测数据集，以识别真实宇宙中的宇宙网结构，我们准备从JWST、欧几里得、罗马太空望远镜等望远镜中获得更好的数据集。”
总而言之，研究人员可以依靠自然界最不起眼的生命形式之一，来帮助理解所有即将到来的数据。
如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！
