Irdische Schleimpilzmodelle haben Astronomen dabei geholfen, das kosmische Netz abzubilden, das Galaxien im gesamten Universum verbindet.
Schleimpilz oder Physarum polycephalumist ein einzelliger Organismus, der auf der Suche nach Nahrung komplexe Filamentnetzwerke aufbaut. Forscher der University of California in Santa Cruz verfolgten mithilfe von Computermodellen, die von den Wachstumsmustern von Schleimpilzen inspiriert waren, das netzartige Netzwerk miteinander verbundener Filamente, die sich über Lichtjahre zwischen Galaxien erstrecken.
"Ein Schleimpilz schafft ein optimiertes Transportnetzwerk und findet die effizientesten Wege, um Nahrungsquellen miteinander zu verbinden", sagte Joe Burchett, Hauptautor der Studie der UC Santa Cruz, in einer Erklärung. "Im kosmischen Netz erzeugt das Wachstum der Struktur Netzwerke, die in gewissem Sinne auch optimal sind. Die zugrunde liegenden Prozesse sind unterschiedlich, aber sie erzeugen mathematische Strukturen, die analog sind."
Für die Erstellung der neuen Modelle verwendete das Team Daten aus dem Sloan Digital Sky Survey und der Arbeit des Berliner Künstlers Sage Jenson, dessen künstlerische Visualisierungen auf einem Algorithmus zur Simulation des Wachstums von Schleimpilzen basieren. Die Forscher nannten den neuen Algorithmus laut Aussage die Monte-Carlo-Physarum-Maschine.
Die Materie im Universum ist in einem netzartigen Netzwerk intergalaktischer Filamente verteilt, die durch riesige Hohlräume getrennt sind. Galaxien bilden sich dort, wo sich diese Filamente schneiden und die Materie am stärksten konzentriert ist. Diese Filamente, die sich zwischen Galaxien erstrecken, sind jedoch weitgehend unsichtbar, da sie aus dunkler Materie bestehen - einem Material, das weder Licht noch Energie emittiert, aber ungefähr 85% der Masse des Universums ausmacht.
Die Forscher testeten den neuen Algorithmus anhand von Daten aus der kosmologischen Simulation von Bolschoi-Planck. Diese Simulation, die von Joel Primack, einem Physikprofessor an der UC Santa Cruz, entwickelt wurde, wird verwendet, um "Halos" der Dunklen Materie - in denen sich Galaxien bilden - und der Filamente, die Galaxien im gesamten Universum verbinden, zu modellieren. Die Ergebnisse zeigten, dass das Ergebnis des neuen Schleimpilzalgorithmus laut Aussage eng mit der Simulation der dunklen Materie übereinstimmt.
"Ausgehend von 450.000 Halos aus dunkler Materie können wir eine nahezu perfekte Anpassung an die Dichtefelder in der kosmologischen Simulation erzielen", sagte Oskar Elek, Co-Autor der Studie und Postdoktorand für Computermedien an der UC Santa Cruz, in der Erklärung.
Die Forscher verwendeten auch Daten aus dem Cosmic Origins Spectrograph des Hubble-Weltraumteleskops, mit dem Objekte untersucht werden, die Licht absorbieren oder emittieren. Intergalaktisches Gas hinterlässt laut Aussage eine charakteristische Absorptionssignatur im Lichtspektrum, das es durchläuft.
Somit enthüllten die Hubble-Daten Gassignaturen im Raum zwischen Galaxien. Die Gassignaturen waren in der Mitte der Filamente stärker, wo dichte Ansammlungen von Materie laut Aussage neue Galaxien bilden.
"Zum ersten Mal können wir jetzt die Dichte des intergalaktischen Mediums vom fernen Rand kosmischer Netzfilamente bis zum heißen, dichten Inneren von Galaxienhaufen quantifizieren", sagte Burchett in der Erklärung. "Diese Ergebnisse bestätigen nicht nur die Struktur des kosmischen Netzes, die von kosmologischen Modellen vorhergesagt wird, sondern geben uns auch die Möglichkeit, unser Verständnis der Galaxienentwicklung zu verbessern, indem wir es mit den Gasspeichern verbinden, aus denen sich Galaxien bilden."
Daher ermöglicht der neue Algorithmus auf der Basis von Schleimpilzen Astronomen, das kosmische Netz in größerem Maßstab zu visualisieren. Ihre Ergebnisse wurden am 10. März in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
- Im kosmischen Netz verwickelte Neutrinos können die Struktur des Universums verändern
- Unser expandierendes Universum: Alter, Geschichte und andere Fakten
- Der Weltraum wird schlanker: Der winzige Satellit wird im Orbit Schimmel bilden
