Слизевик помогает составить карту скоплений Темной материи во Вселенной

Исследование одноклеточного организма выявляет связи в обширной “космической паутине” Вселенной

За миллиарды лет гравитация превратила материю Вселенной в хаотическое переплетение нитей, усиков и пустот, известное как космическая паутина. Галактики разбросаны вдоль этих нитей, как бусины на нитке, и астроном из Университета штата Нью-Мексико Фарханул Хасан и его коллеги задались вопросом, как окружающая среда, создаваемая этими нитями, влияет на эволюцию галактик. “Мне нравится называть их галактическими экосистемами”, — говорит он.

Чтобы выяснить это, исследователям необходимо было составить точную карту космической сети с течением времени. Но смесь газа, галактик и темной материи, из которой состоит сеть, усложняет эту задачу, потому что, хотя звезды в галактиках легко увидеть, все остальное — нет.

Чтобы соединить все точки в компьютерном моделировании Вселенной, Хасан и его коллеги привлекли специального “соавтора” — вид скромных слизевиков. Эти одноклеточные организмы являются экспертами в исследовании окружающего пространства. Их мембраны синхронно расширяются во всех направлениях. Когда они находят источник пищи, близлежащие мембраны расслабляются, позволяя последующим толчкам отправлять больше материала в этот регион.

О поддержке научной журналистики

Если вам понравилась эта статья, подумайте о том, чтобы поддержать нашу журналистику, отмеченную наградами, подписавшись на нее. Приобретая подписку, вы помогаете обеспечить будущее захватывающих историй об открытиях и идеях, формирующих наш современный мир.

Ученые использовали исследовательские способности слизевиков для решения лабиринтов и логических головоломок, воссоздания транспортных систем и разработки эффективных компьютерных алгоритмов. “Это действительно хороший алгоритм составления карт, потому что он не зависит от первого направления, в котором вы решите искать; [он] способен исследовать все сразу”, — говорит специалист по слизевикам из Технологического института Нью-Джерси Саймон Гарнье.

Хасан и его команда предоставили алгоритму, основанному на слизевиках, набор положений галактик в качестве “пищи” и позволили ему отображать связи в моделируемой Вселенной в различные моменты времени. Карта слизевиков создавала более чистую структуру волокон, чем любой разработанный человеком алгоритм, который они пробовали; она также была чувствительна к более мелким элементам и позволяла легче отслеживать темную материю. Исследователи обнаружили, что ни близость, ни толщина нитей Вселенной, по-видимому, не влияли на формирование галактик на ранней стадии, но по мере того, как Вселенная созревала, ситуация менялась: материал, втянутый в паутину, в конечном итоге нарушал звездообразование в галактиках, которые были слишком близки.

“Главная трудность в использовании космической паутины для ограничения формирования галактик заключается в том, чтобы описать ее с точностью, необходимой для наблюдения за ее эффектом”, — говорит астрофизик из Нью-Йоркского технологического колледжа Ари Маллер. “Похоже, что использование алгоритма slime-mold позволило достичь этой цели”.

Результаты исследования, опубликованные в Astrophysical Journal, — это только начало. Новые исследования еще больше углубляют наблюдения во времени. Выводы из смоделированной вселенной в конечном итоге могут быть сопоставлены с более ранними представлениями о реальной космической паутине — и алгоритм slime-mold готов отобразить их все.