數十億年來，引力將宇宙中的物質拉入一個由絲狀物、卷鬚和空隙組成的混亂網路，被稱為宇宙網。星系像珠子一樣散落在這些鏈條上，新墨西哥州立大學的天文學家法哈努爾·哈桑和他的同事想知道，絲狀物創造的環境如何影響星系的演化。“我喜歡稱它們為星系生態系統，”他說。
為了找到答案，研究人員需要準確地繪製出宇宙網隨時間變化的圖譜。但是，構成宇宙網的氣體、星系和暗物質的混合物使這項任務具有挑戰性，因為儘管星系中的恆星很容易看到，但其餘部分卻不然。
為了連線宇宙計算機模擬中的點，哈桑和他的同事引入了一位特殊的“合作者”：一種不起眼的黏菌。這些單細胞生物是探索周圍空間的專家。它們的膜以同步波的形式向各個方向向外推。當它們找到食物來源時，附近的膜會放鬆，使隨後的推力能夠將更多物質輸送到該區域。
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科學家們已經利用黏菌的探索能力來解決迷宮和邏輯謎題，重建交通運輸系統，並啟發高效的計算機演算法。“這是一種非常好的對映演算法，因為它實際上不受您決定檢視的第一個方向的偏見；[它]能夠一次探索所有內容，”新澤西理工學院黏菌專家西蒙·加尼耶說。
哈桑和他的團隊給一個基於黏菌的演算法提供了一組星系的位置作為“食物”，並讓它繪製出模擬宇宙在不同時間點的連線。黏菌地圖建立了比他們嘗試過的任何人類設計的演算法都更清晰的絲狀結構；它也對較小的特徵更敏感，並且更容易追蹤暗物質。研究人員發現，宇宙絲狀物的鄰近程度和厚度似乎都沒有在早期影響星系，但隨著宇宙成熟，情況發生了變化：被拉入網路中的物質最終擾亂了過於接近的星系中的恆星形成。
“使用宇宙網來約束星系形成的關鍵難點在於以觀察其效應所需的精度來描述它，”紐約城市理工學院天體物理學家阿里·馬勒說。“黏菌演算法的使用似乎已經實現了這個目標。”
這項研究的結果發表在《天體物理學雜誌》上，僅僅是一個開始。新的巡天觀測正在將觀測範圍進一步延伸到更早的時間。來自模擬宇宙的結論最終可以根據對真實宇宙網的早期一瞥進行測試——而黏菌演算法已準備好繪製所有這些圖譜。