Los modelos de moldes de limo terrestres han ayudado a los astrónomos a mapear la red cósmica que conecta las galaxias en todo el universo.
Molde de limo, o Physarum polycephalum, es un organismo unicelular que construye redes filamentosas complejas en busca de alimento. Utilizando modelos de computadora inspirados en los patrones de crecimiento del moho limo, los investigadores de la Universidad de California Santa Cruz rastrearon la red de filamentos interconectados que se extienden a lo largo de años luz entre galaxias.
"Un molde de limo crea una red de transporte optimizada, encontrando las vías más eficientes para conectar las fuentes de alimentos", dijo en un comunicado Joe Burchett, autor principal del estudio de UC Santa Cruz. "En la red cósmica, el crecimiento de la estructura produce redes que también son, en cierto sentido, óptimas. Los procesos subyacentes son diferentes, pero producen estructuras matemáticas que son análogas".
Para crear los nuevos modelos, el equipo utilizó datos de Sloan Digital Sky Survey y el trabajo del artista con sede en Berlín Sage Jenson, cuyas visualizaciones artísticas se basan en un algoritmo para simular el crecimiento del moho limo. Los investigadores llamaron al nuevo algoritmo la máquina Monte Carlo Physarum, según el comunicado.
La materia en el universo se distribuye en una red similar a una red de filamentos intergalácticos separados por enormes vacíos. Las galaxias se forman donde estos filamentos se cruzan y la materia está más concentrada. Sin embargo, estos filamentos, que se extienden entre las galaxias, son en gran medida invisibles porque están formados por materia oscura, un material que no emite luz ni energía, pero representa aproximadamente el 85% de la masa del universo.
Los investigadores probaron el nuevo algoritmo contra los datos de la simulación cosmológica Bolshoi-Planck. Esta simulación, desarrollada por Joel Primack, profesor de física en la UC Santa Cruz, se utiliza para modelar "halos" de materia oscura, en la que se forman las galaxias, y los filamentos que conectan las galaxias en todo el universo. Los resultados revelaron que el resultado del nuevo algoritmo de molde de limo se alineó estrechamente con la simulación de materia oscura, según el comunicado.
"Comenzando con 450,000 halos de materia oscura, podemos lograr un ajuste casi perfecto a los campos de densidad en la simulación cosmológica", dijo Oskar Elek, coautor del estudio e investigador postdoctoral en medios computacionales en la Universidad de California en Santa Cruz.
Los investigadores también utilizaron datos del Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos del Telescopio Espacial Hubble, que se utiliza para estudiar objetos que absorben o emiten luz. El gas intergaláctico deja una firma distintiva de absorción en el espectro de luz que lo atraviesa, según el comunicado.
Por lo tanto, los datos del Hubble revelaron firmas de gas en el espacio entre galaxias. Las firmas de gas eran más fuertes hacia la mitad de los filamentos, donde las densas acumulaciones de materia forman nuevas galaxias, según el comunicado.
"Por primera vez ahora, podemos cuantificar la densidad del medio intergaláctico desde las cercanías remotas de los filamentos de la red cósmica hasta los interiores cálidos y densos de los cúmulos de galaxias", dijo Burchett en el comunicado. "Estos resultados no solo confirman la estructura de la red cósmica predicha por los modelos cosmológicos, sino que también nos brindan una forma de mejorar nuestra comprensión de la evolución de las galaxias al conectarla con los depósitos de gas de los que se forman las galaxias".
Por lo tanto, el nuevo algoritmo basado en el molde de limo permite a los astrónomos visualizar la red cósmica a mayor escala. Sus hallazgos fueron publicados el 10 de marzo en Astrophysical Journal Letters.
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