利用黏菌算法绘制宇宙网地图,增强对星系演化的理解

   日期:2024-10-03     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:221    评论:0    
核心提示:伯切特说:“我们正在寻找一种方法来可视化宇宙网,宇宙的大规模结构,特别是弥漫在宇宙网中的气体。“如果我们从早期和后期收集数据,我们可以得到气体如何在大尺度上分布的物理图像,以及这种分布如何影响星系是由于它们而增长还是在增长中受到阻碍。

2010年,日本进行了一项利用粘菌复制东京铁路系统的实验,产生了一个名为“受生物学启发的自适应网络设计”的概念。这个想法后来被新墨西哥州立大学的一名研究生在他的博士论文中使用,以增强检测宇宙中最大结构(称为“宇宙网”)的方法。

天文研究中的算法改进

测量星系的环境密度并不新鲜,但发表在《天体物理学杂志》八月号上的论文《粘菌宇宙网的细丝及其对星系演化的影响》概述了哈桑如何为现有研究做出贡献。框架中的一个步骤发生了变化,将其与基于粘菌模型的新算法方法相结合。

“我不知道这是否有效,但我有一种预感,粘菌方法可以告诉我们有关宇宙密度结构的更多详细信息,所以我决定尝试一下,”法哈努·哈桑( )首先说道该论文的作者说,他后来在新密歇根州立大学获得了天文学博士学位。 “事实证明,它比旧方法产生更详细的离散结构。”

深入了解星系演化

新墨西哥州立大学天文学助理教授乔·伯切特 (Joe ) 与哈桑和其他八位作者共同撰写了这篇论文。伯切特在加州大学圣克鲁斯分校担任博士后期间,将粘菌方法引入了天体物理学应用。在伯切特的帮助下,哈桑在新墨西哥州立大学进一步推进了这项研究。

伯切特说:“我们正在寻找一种方法来可视化宇宙网、宇宙的大尺度结构,特别是渗透到宇宙网中的气体。” “我们与图形渲染专家 Oskar Elek 合作发现了这种算法,该算法旨在模仿粘菌及其通过将自身修改为看起来像宇宙网来寻找食物来源的能力,这是我走这条路的灵感,我们 已经为此研究了好几年,他的工作将其提升到了我们当时只能梦想的新水平。”

宇宙结构对星系发展的影响

自 20 世纪 80 年代以来,科学家们就知道星系的环境会影响其生长和演化,但这种联系的确切性质仍然存在争议。哈桑的研究表明,星系演化的方式受到它们与致密宇宙结构的接近程度的影响。

哈桑说:“这些细丝是宇宙的高速公路,就像高速公路影响现实生活中的城市一样,这些细丝以多种不同的方式影响宇宙中的星系。” “但我想强调的另一件事是,这种联系完全取决于你所看到的宇宙的哪个时代。”

哈桑的研究发现,对星系的影响是相反的。在早期,星系的生长受到靠近较大结构的刺激。星系由于靠近这些较大的结构而受到阻碍。

哈桑说:“这里的一个重要结论是,如果我们能够在许多不同时间绘制真实宇宙周围的气体图,那么就更容易建立一致的图像。” “如果我们收集早期和后期的数据,我们就可以得到气体如何在大尺度上分布的物理图像,以及这种分布如何影响星系是因此而生长还是生长受到阻碍。”

伯切特说:“我们对星系生存和死亡的效率有非常基本的疑问。” “我们近一个世纪以来收集的数据表明,星系居住的地方对其寿命有着巨大的影响。基本上,星系在宇宙的‘大城市’中很难生存。”

“我们正在做的是使用这些大规模计算机模拟来研究我们拥有的最先进的星系形成和演化模型,并试图了解星系的局部环境和大尺度环境如何真正影响其演化”。

未来的研究和应用

在新墨西哥州立大学获得博士学位后,哈桑于 9 月开始在太空望远镜科学研究所进行博士后研究,他将在那里继续这项研究。接下来怎么办?将他的理论应用于美国宇航局哈勃太空望远镜的真实数据。哈桑计划在几年内公布这项工作的结果。

哈桑说:“我们将其应用于观测数据,以实际绘制出真实宇宙中纤维的结构。” “我们正在使用哈勃已经获得的数据来确定气体在这些细丝中的分布情况。它可以帮助我们“通过在许多大尺度上测试有关星系和结构形成的许多理论,真正将整个事情结合在一起”。

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