單細胞生物行為：解開最大宇宙謎團的鑰匙

現(xiàn)代宇宙學預測，當前宇宙中的物質已經(jīng)集結成一個巨大的絲狀網(wǎng)絡，通俗地說就是“宇宙網(wǎng)”。這些物質要么無法通過電磁技術觀測，要么在放射中因太過分散而不能成像，因此對這一宇宙網(wǎng)絡的測試極為有限。

廣域觀測確實揭示了星系分布中的網(wǎng)狀結構，但這些發(fā)光的星系只占不到10%的重子物質。有關星系間介質通過遙遠類星體光譜吸收的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為這一模型提供了佐證，但還沒有最終將漫射的星系間介質與宇宙網(wǎng)聯(lián)系起來。

在本文中，科學家闡釋了一種新的方法。該方法的靈感源自一種叫作多頭絨泡菌的黏菌，這種方法能夠根據(jù)星系觀測推斷宇宙網(wǎng)的密度場?？茖W家將該技術應用于星系和局部宇宙的吸收線觀測，證明了大部分星系間介質確實存在于宇宙網(wǎng)中。

利用單細胞生物行為解開謎團

對于人類最難以解決的問題，其答案可能就存在于那些令人難以置信的微小生物中。

在浩瀚的宇宙中，大約有1 000億個星系，每個星系中都包含大量恒星、行星和塵埃。這些數(shù)量龐大的星系通過一個巨大的宇宙網(wǎng)連接在一起，該網(wǎng)絡由暗物質構成，是一種至今被證明無法直接觀測到的看不見的力量。

但科學家認為，通過仔細觀察一種地球單細胞生物的行為，他們可能已經(jīng)找到了這些宇宙中最棘手問題的理想類似物，這種生物就是黏菌。黏菌群由數(shù)百萬個單細胞生物組成，它們通過復雜的絲狀網(wǎng)絡一起移動并尋找食物。

一項新的研究表明，這種黏菌天生就能將不同的位置互相連接起來，因此也許能夠創(chuàng)建最初的宇宙網(wǎng)狀結構地圖。科學家利用一種基于黏菌行為的計算機算法，構建了一張3D宇宙網(wǎng)絡結構地圖。研究成果發(fā)表在《天體物理學快報》上。

這項新成果的第一作者、加州大學圣克魯斯分校研究員約瑟夫·伯切特（Joseph Burchett）表示：“最簡單的生命形式之一竟然能讓我們洞察宇宙中最大規(guī)模的結構，這真是令人驚嘆！”

宇宙黏菌

黏菌可能看起來簡直就像是源自科幻恐怖電影里的某樣東西，但它們是完全無害的。這些單細胞生物以每小時1毫米的速度緩慢爬行，尋找它們賴以生存的死亡植物。盡管它們是單細胞生物群落，但這些黏菌的智力卻具有欺騙性——人們無法想象它們竟然能夠以最高效、最復雜的途徑來實現(xiàn)自己的目標。研究團隊設計了一種基于黏菌行為和宇宙中已繪制的37 000個星系位置的計算機算法。

連接星系和宇宙中所有其他結構的宇宙網(wǎng)由暗物質和氣體細絲組成。這些暗物質和氣體細絲滋養(yǎng)著星系，并催生星系中的恒星。氣體細絲網(wǎng)絡堪稱宇宙中最大規(guī)模的結構之一。

這些細絲以網(wǎng)狀結構延伸至數(shù)百萬光年，其間被巨大的空洞隔開。但是，無論其規(guī)模是大還是小，其中的氣體都相當微弱，難以被探測到。

同時，科學家們認為，暗物質約占宇宙質量的70%，但人們同樣無法看見它。因此，宇宙網(wǎng)實際上是看不見的。但是，通過運行黏菌信息算法，研究人員成功地繪制出了一張氣體細絲網(wǎng)絡地圖。這些氣體細絲以一種最具創(chuàng)造性、最有效的方式將星系連接在一起。

點亮黑暗之網(wǎng)

科學家并沒有就此止步，而是接著分析了350個類星體發(fā)出的紫外線。從本質上說，這些類星體是龐大而明亮的活動星系核——這些結構就像一個宇宙手電筒，透過宇宙網(wǎng)絡熠熠生光。

這些發(fā)現(xiàn)與其他探索宇宙暗物質的工作相輔相成。美國宇航局（NASA）推出的廣域紅外巡天望遠鏡（WFIRST）計劃便是此類工作之一，其目的旨在探測宇宙并直接觀測暗物質。該計劃預計將于21世紀20年代中期完成，被認為是哈勃望遠鏡的繼任者。它將依賴于微引力透鏡技術，利用附近的一個星系來放大它周邊的星系，從而觀測到遙遠的宇宙。

資料來源 inverse.com