Los astrónomos han utilizado un algoritmo basado en los patrones de crecimiento del moho limo para mapear algo que es básicamente imposible de ver: la red cósmica de gas y materia oscura apuntalando la estructura misma del universo.
Molde de limo (Physarum polycephalum) es uno de formas de vida más extrañas del planeta, pero no debemos subestimar estas extrañas gotas gelatinosas.
Eso es porque, a pesar de las apariencias, este organismo sin cerebro, o más bien la forma en que crece hacia afuera en redes ramificadas de zarcillos viscosos, es capaz de "resolver" problemas espaciales que en realidad son increíblemente complejos desde una perspectiva computacional.
En el pasado, modelos basados en P. polycephalumla pasión por los viajes tiene laberintos resueltos, identificado el camino más corto entre puntose incluso reconstruyó el red del sistema ferroviario de Tokio.
Sin embargo, ¿qué tan grande se atreve a soñar el moho limo? Bueno, la respuesta es "bastante grande". En una nueva investigación dirigida por el astrónomo Joe Burchett de la UC Santa Cruz, los científicos encontraron P. polycephalum
(NASA, ESA y J. Burchett y O. Elek – UC Santa Cruz)
Encima: El mapa 3D del modelo de molde de limo de la red de filamentos de la red cósmica, con inserciones que muestran galaxias (amarillo) y filamentos de filamentos generados algorítmicamente (púrpura).
"La cosmología moderna predice que la materia en nuestro Universo hoy se ha reunido en una vasta red de estructuras filamentosas denominadas coloquialmente la 'red cósmica'", escriben los autores en su nuevo papel.
"Debido a que este asunto es electromagnéticamente invisible (es decir, oscuro) o demasiado difuso para la imagen en emisión, las pruebas de este paradigma de la red cósmica son limitadas".
En otras palabras, ¿cómo podemos tratar de visualizar experimentalmente esta red cósmica gigantesca e invisible que sirve como andamiaje de todo el Universo, dado que consiste en materia oscura invisible o filamentos de gas tenues que son difíciles de distinguir en nuestros ámbitos?
Esto nunca fue realmente un problema para el moho limo. Hasta que lo fue.
Uno de los miembros del equipo de UC Santa Cruz, el investigador de medios computacionales Oskar Elek, se inspiró en el trabajo del artista de medios alemán Sage Jenson, quien había creado simulaciones artísticas Residencia en P. polycephalumEl comportamiento de forrajeo.
Los investigadores tomaron el modelo 2D de Jenson y lo recrearon en tres dimensiones con modificaciones adicionales. Luego alimentaron el algoritmo con un conjunto de datos de las coordenadas de 37,000 galaxias en lo que se conoce como Universo local, y el modelo de molde de limo hizo lo suyo: unir los puntos como siempre, pero esta vez en una escala celestial, dándonos una reconstrucción virtual optimizada de cómo podría ser realmente la red cósmica.
"Las galaxias sirven efectivamente como fuentes de 'alimento' para un enjambre de agentes virtuales de 'moho de limo' liberados en un espacio 3D definido por las coordenadas celestes de cada galaxia". los investigadores escriben.
"Los agentes se mueven continuamente a través del espacio y eventualmente alcanzan un estado de equilibrio, trazando una red de transporte óptima aproximada de galaxia a galaxia".
Por supuesto, el mapa 3D que genera el algoritmo es solo una simulación artificial, no una prueba firme de dónde residen realmente en el espacio la materia oscura y los filamentos de gas de la red cósmica. No obstante, podrían ser nuestra mejor aproximación, dicen los investigadores, y tienen al menos alguna evidencia para respaldar esa afirmación.
Si bien es probable que sea imposible validar toda la reconstrucción de la red cósmica, las comprobaciones puntuales que comparan los filamentos del molde de limo con los datos heredados de Hubble en ubicaciones de gas de hidrógeno sugieren que la red del algoritmo es precisa.
"Sabíamos dónde deberían estar los filamentos de la red cósmica gracias al molde de limo, por lo que podríamos ir a los espectros de Hubble archivados para los cuásares que exploran ese espacio y buscan las firmas del gas". Burchett dice.
"Dondequiera que vimos un filamento en nuestro modelo, los espectros del Hubble mostraron una señal de gas, y la señal se hizo más fuerte hacia la mitad de los filamentos donde el gas debería ser más denso".
¿Debería sorprendernos que algo tan básico y humilde como el instinto de moho limo pueda ayudarnos a orientarnos en la dirección de las estructuras cósmicas que de otro modo habrían eludido el descubrimiento científico? Bueno, sí y no, dicen los investigadores.
"Es una coincidencia que funcione, pero no del todo" Burchett explica.
"Un molde de limo crea una red de transporte optimizada, encontrando las vías más eficientes para conectar las fuentes de alimentos. 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 ".
En cualquier caso, los hallazgos podrían proporcionarnos una forma completamente nueva de entender las estructuras de la red cósmica, y en gran parte gracias a la existencia de moho limo. Parece que todos estamos en la cuneta, pero algunos de nosotros estamos mirando las estrellas.
"Por primera vez ahora, podemos cuantificar la densidad del medio intergaláctico desde las afueras remotas de los filamentos de la red cósmica hasta los interiores cálidos y densos de los cúmulos de galaxias". Burchett dice.
"Estos resultados no solo confirman la estructura de la red cósmica predicha por los modelos cosmológicos, sino que también nos brindan una manera de mejorar nuestra comprensión de la evolución de las galaxias al conectarla con los depósitos de gas de los que se forman las galaxias".
Los hallazgos se informan en Las cartas del diario astrofísico.