Les modèles de moisissures visqueuses terrestres ont aidé les astronomes à cartographier le réseau cosmique qui relie les galaxies à travers l'univers.
Moisissure visqueuse, ou Physarum polycephalum, est un organisme unicellulaire qui construit des réseaux filamenteux complexes à la recherche de nourriture. À l'aide de modèles informatiques inspirés des schémas de croissance des moisissures visqueuses, des chercheurs de l'Université de Californie à Santa Cruz ont tracé le réseau de filaments interconnectés de type Web qui prolongent les années-lumière entre les galaxies.
"Un moule visqueux crée un réseau de transport optimisé, trouvant les voies les plus efficaces pour connecter les sources de nourriture", a déclaré Joe Burchett, auteur principal de l'étude de l'UC Santa Cruz, dans un communiqué. "Dans le Web cosmique, la croissance de la structure produit des réseaux qui sont aussi, dans un sens, optimaux. Les processus sous-jacents sont différents, mais ils produisent des structures mathématiques qui sont analogues."
Pour créer les nouveaux modèles, l'équipe a utilisé les données du Sloan Digital Sky Survey et le travail de l'artiste berlinois Sage Jenson, dont les visualisations artistiques sont basées sur un algorithme pour simuler la croissance de la moisissure visqueuse. Les chercheurs ont nommé le nouvel algorithme la machine Monte Carlo Physarum, selon le communiqué.
La matière dans l'univers est distribuée dans un réseau semblable à un réseau de filaments intergalactiques séparés par d'énormes vides. Les galaxies se forment là où ces filaments se croisent et où la matière est la plus concentrée. Cependant, ces filaments, qui s'étendent entre les galaxies, sont largement invisibles car ils sont constitués de matière noire - un matériau qui n'émet pas de lumière ou d'énergie, mais représente environ 85% de la masse de l'univers.
Les chercheurs ont testé le nouvel algorithme par rapport aux données de la simulation cosmologique de Bolchoï-Planck. Cette simulation, qui a été développée par Joel Primack, professeur de physique à l'UC Santa Cruz, est utilisée pour modéliser des "halos" de matière noire - dans lesquels se forment les galaxies - et les filaments reliant les galaxies à travers l'univers. Les résultats ont révélé que le résultat du nouvel algorithme de la moisissure visqueuse était étroitement aligné sur la simulation de la matière noire, selon le communiqué.
"À partir de 450 000 halos de matière noire, nous pouvons obtenir un ajustement presque parfait aux champs de densité dans la simulation cosmologique", a déclaré Oskar Elek, co-auteur de l'étude et chercheur postdoctoral dans les médias informatiques à l'UC Santa Cruz.
Les chercheurs ont également utilisé les données du spectrographe Cosmic Origins du télescope spatial Hubble, qui est utilisé pour étudier des objets qui absorbent ou émettent de la lumière. Le gaz intergalactique laisse une signature d'absorption distinctive dans le spectre de la lumière qui le traverse, selon le communiqué.
Ainsi, les données Hubble ont révélé des signatures de gaz dans l'espace entre les galaxies. Les signatures de gaz étaient plus fortes vers le milieu des filaments, où des accumulations denses de matière forment de nouvelles galaxies, selon le communiqué.
"Pour la première fois maintenant, nous pouvons quantifier la densité du milieu intergalactique depuis la périphérie éloignée des filaments du Web cosmique jusqu'aux intérieurs chauds et denses des amas de galaxies", a déclaré Burchett dans le communiqué. "Ces résultats confirment non seulement la structure du réseau cosmique prédite par les modèles cosmologiques, mais ils nous donnent également un moyen d'améliorer notre compréhension de l'évolution des galaxies en la connectant aux réservoirs de gaz à partir desquels les galaxies se forment."
Par conséquent, le nouvel algorithme basé sur le moule visqueux permet aux astronomes de visualiser le réseau cosmique à plus grande échelle. Leurs résultats ont été publiés le 10 mars dans le Astrophysical Journal Letters.
- Les neutrinos emmêlés dans le Web cosmique peuvent changer la structure de l'univers
- Notre univers en expansion: âge, histoire et autres faits
- L'espace se réduit: un minuscule satellite fera pousser des moisissures en orbite
