Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Hành vi của một trong những sinh vật khiêm tốn nhất của tự nhiên và dữ liệu lưu trữ từ Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA / ESA đang giúp các nhà thiên văn học thăm dò các cấu trúc lớn nhất trong Vũ trụ.
Các sinh vật đơn bào được gọi là nấm nhầy ( Physarum polycephalum ) xây dựng các mạng lưới sợi giống như web phức tạp để tìm kiếm thức ăn, luôn tìm ra các con đường gần tối ưu để kết nối các địa điểm khác nhau.
Trong việc định hình Vũ trụ, lực hấp dẫn xây dựng một cấu trúc khổng lồ giống như các sợi tơ buộc các thiên hà và cụm thiên hà lại với nhau dọc theo những cây cầu khí vô hình và vật chất tối dài hàng trăm triệu năm ánh sáng. Có một sự tương đồng kỳ lạ giữa hai mạng, một mạng được tạo ra bởi quá trình tiến hóa sinh học, mạng kia do lực hấp dẫn nguyên thủy.
Mạng lưới vũ trụ là xương sống quy mô lớn của vũ trụ bao gồm chủ yếu là vật chất tối và được tẩm bằng khí, trên đó các thiên hà được xây dựng. Mặc dù vật chất tối không thể nhìn thấy nhưng nó chiếm phần lớn vật chất của Vũ trụ. Các nhà thiên văn học đã có một thời gian khó khăn để tìm ra những sợi khó nắm bắt này bởi vì khí trong chúng quá mờ để có thể được phát hiện.
Sự tồn tại của một cấu trúc giống như web đối với Vũ trụ lần đầu tiên được gợi ý trong các cuộc khảo sát thiên hà vào những năm 1980. Kể từ những nghiên cứu đó, quy mô lớn của cấu trúc dây tóc này đã được tiết lộ bởi các cuộc khảo sát bầu trời tiếp theo. Các sợi tơ tạo thành ranh giới giữa các khoảng trống lớn trong Vũ trụ. Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu đã chuyển sang dùng chất nhờn để giúp họ xây dựng bản đồ các sợi tơ trong Vũ trụ địa phương (trong vòng 100 triệu năm ánh sáng của Trái đất) và tìm thấy khí trong chúng.
Họ đã thiết kế một thuật toán máy tính lấy cảm hứng từ hành vi của nấm mốc và thử nghiệm nó với một mô phỏng máy tính về sự phát triển của các sợi vật chất tối trong Vũ trụ. Một thuật toán máy tính về cơ bản là một công thức cho máy tính biết chính xác các bước cần thực hiện để giải quyết vấn đề.
Sau đó, các nhà nghiên cứu đã áp dụng thuật toán nấm mốc cho dữ liệu chứa các vị trí của hơn 37.000 thiên hà được ánh xạ bởi Khảo sát bầu trời kỹ thuật số Sloan. Thuật toán tạo ra một bản đồ ba chiều của cấu trúc web vũ trụ bên dưới.
Sau đó, họ đã phân tích ánh sáng từ 350 quasar ở xa được liệt kê trong Lưu trữ Di sản Quang phổ Hubble. Những đèn pin vũ trụ xa xôi này là các lõi được vận hành bằng lỗ đen rực rỡ của các thiên hà đang hoạt động có ánh sáng chiếu khắp không gian và xuyên qua mạng lưới vũ trụ phía trước. Dấu ấn trên ánh sáng đó là dấu hiệu đặc trưng của khí hydro vô hình mà nhóm nghiên cứu đã phân tích tại các điểm cụ thể dọc theo dây tóc. Những vị trí mục tiêu này cách xa các thiên hà cho phép nhóm nghiên cứu liên kết khí với cấu trúc quy mô lớn của Vũ trụ.
“Thật sự hấp dẫn khi một trong những dạng sống đơn giản nhất thực sự cho phép hiểu biết sâu sắc về các cấu trúc có quy mô lớn nhất trong Vũ trụ”, nhà nghiên cứu chính Joseph Burchett thuộc Đại học California (UC), Hoa Kỳ cho biết bằng cách sử dụng mô phỏng nấm mốc để tìm vị trí của các sợi web vũ trụ, bao gồm cả các thiên hà ở xa các thiên hà, sau đó chúng ta có thể sử dụng dữ liệu lưu trữ của Kính viễn vọng Không gian Hubble để phát hiện và xác định mật độ của khí lạnh ở vùng ngoại ô của các sợi vô hình đó. khí trong hơn nửa thế kỷ, và chúng tôi đã chứng minh sự kỳ vọng về mặt lý thuyết rằng khí này bao gồm mạng lưới vũ trụ. “
Cuộc khảo sát xác nhận thêm nghiên cứu chỉ ra rằng khí liên ngân hà được tổ chức thành các sợi và cũng cho thấy khí được phát hiện cách xa các thiên hà. Các thành viên trong nhóm đã rất ngạc nhiên khi tìm thấy khí liên quan đến các sợi mạng vũ trụ cách xa các thiên hà hơn 10 triệu năm ánh sáng.
Nhưng đó không phải là điều ngạc nhiên duy nhất. Họ cũng phát hiện ra rằng chữ ký cực tím của khí trở nên mạnh hơn ở các vùng dày đặc hơn của sợi nhưng sau đó biến mất. “Chúng tôi nghĩ rằng khám phá này đang nói với chúng tôi về các tương tác bạo lực mà các thiên hà có trong các túi dày đặc của môi trường liên thiên hà, nơi khí trở nên quá nóng để phát hiện”, Burchett nói.
Các nhà nghiên cứu đã chuyển sang mô phỏng nấm mốc khi họ đang tìm cách hình dung ra mối liên hệ được lý thuyết hóa giữa cấu trúc web vũ trụ và khí lạnh được phát hiện trong các nghiên cứu quang phổ Hubble trước đây.
Sau đó, thành viên nhóm Oskar Elek, một nhà khoa học máy tính tại UC Santa Cruz, đã phát hiện ra trực tuyến tác phẩm của Sage Jenson, một nghệ sĩ truyền thông có trụ sở tại Berlin. Trong số các tác phẩm của Jenson là những hình ảnh nghệ thuật đầy mê hoặc cho thấy sự phát triển của mạng lưới các cấu trúc giống như xúc tu của một con nhầy di chuyển từ nguồn thức ăn này sang nguồn thức ăn khác. Nghệ thuật của Jenson dựa trên công trình khoa học từ năm 2010 bởi Jeff Jones thuộc Đại học West of England ở Bristol, nơi mô tả chi tiết một thuật toán mô phỏng sự phát triển của nấm mốc.
Nhóm nghiên cứu đã lấy cảm hứng từ cách nấm mốc tạo ra các sợi phức tạp để thu nhận thức ăn mới và cách ánh xạ này có thể được áp dụng cho cách lực hấp dẫn hình thành vũ trụ, khi mạng vũ trụ xây dựng các dải giữa các thiên hà và cụm thiên hà. Dựa trên mô phỏng được phác thảo trong bài báo của Jones, Elek đã phát triển một mô hình máy tính ba chiều về sự tích tụ của chất nhờn để ước tính vị trí của cấu trúc dây tóc của vũ trụ.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi ESA / Hubble Information Center . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :