Ученые построили карту темной материи во Вселенной при помощи плесени
Положение тонких нитей темной материи во Вселенной определили при помощи модели роста слизистой плесени астрономы Джозеф Бурчетт (Joseph Burchett) и Оскар Элек (Oskar Elek) из Калифорнийского университета в Санта-Круз 11 марта, сообщает пресс-служба NASA.
Астрономы проявили творческий подход, пытаясь определить положение сети из темной материи в космосе, которая формирует крупномасштабный каркас Вселенной. Исследователи обратились к слизистой плесени, одноклеточному организму, чтобы построить карту нитей в локальной вселенной (в пределах 500 миллионов световых лет от Земли) и найти возле них слабые концентрации водорода.
Вдохновленные поведением плесени исследователи разработали компьютерный алгоритм и применили его к данным о положении 37 000 галактик, нанесенных на карту Sloan Digital Sky Survey. Стоит отметить, что в модели с плесенью галактики выступали в качестве «пищи» для плесени, поэтому между пунктами приема пищи образовывались тонкие нити из плесени. В итоге алгоритм создал трехмерную карту сложной волокнистой космической сети темной материи.
Исследовательская группа отметила сильное сходство между сложным ростом нитей плесени для захвата новой пищи и тем, как гравитация, формируя вселенную, создает космические нити между галактиками и скоплениями галактик. Основываясь на моделировании, специалист по вычислительным технологиям Оскар Элек, разработал трехмерную компьютерную модель роста слизистой плесени, чтобы оценить местоположение волокнистой структуры космической паутины.
Одноклеточный организм, известный как слизистая плесень (Physarum polycephalum), создает сложные нитевидные сети в поисках пищи, находя почти оптимальные пути для соединения разных мест своего нахождения. Аналогично разрастанию плесени гравитация создает обширную паутинистую структуру из нитей при формировании Вселенной. Нити связывают галактики и скопления галактик вместе вдоль слабых мостов длиной в сотни миллионов световых лет. Существует странное сходство между двумя сетями: одна создана биологической эволюцией, а другая — силой гравитации.
Космическая паутина — это масштабная магистраль космоса, состоящая в основном из темной материи и разреженного газа, на ней находятся галактики. Скопления нитей образуют границы между большими пустотами во вселенной, однако астрономам было трудно найти неуловимые нити, потому что газ возле них очень тусклый.
«Поистине удивительно, что одна из самых простых форм жизни на самом деле позволяет понять самые масштабные структуры во вселенной. Используя симуляцию слизи-плесени, чтобы найти местоположение космических нитей, включая те, которые находятся далеко от галактик, мы могли бы затем использовать архивные данные космического телескопа Хаббла для обнаружения и определения плотности холодного газа на самых окрестностях этих невидимых нитией. <…> мы доказали теоретическое предположение, что этот газ составляет космическую сеть», — рассказал ведущий исследователь Джозеф Бурчетт.
Ранее ученые использовали компьютерные модели плесени, а также выращивали их в чашках Петри в лаборатории для решения сложных задач поиска эффективных маршрутов движения в крупных городах, прохода лабиринтов и определения путей эвакуации в толпе.
«Вы можете почти увидеть, особенно на карте галактик в локальной вселенной по данным Слоана, где должны быть нити», — объяснил Бурчетт.
Исследователи говорят, что очень сложно разработать надежный алгоритм поиска нитевых сгустков в большом каталоге галактик. «Так что удивительно видеть, что виртуальная плесень дает очень близкое приближение за считанные минуты. Вы можете непосредственно наблюдать, как она растет», — объяснил Элек. Отметим, что выращивание организма в чашке Петри занимает несколько дней.
