粘菌能告诉我们关于宇宙大尺度结构和星系演化的什么信息?这些东西可能看起来不协调，但两者都是自然的一部分，地球上的粘菌似乎可以告诉我们一些关于宇宙本身的信息。穿过宇宙的巨大气体丝与粘菌及其管状网络有很多共同点。

宇宙的大尺度结构是由星系群和星系团中的星系组成的。它们被巨大的空隙包围，气体细丝穿过空隙，将星团、星团和超星团连接在一起。但细丝对星系的演化有什么影响呢?

一组研究人员开发了一种新方法来识别这些细丝并建立它们的目录。他们使用IllustrisTNG模拟器和粘菌模拟器来帮助识别细丝。通过更好地了解细丝的位置，他们可以开始了解细丝在星系演化中发挥的作用。

他们在题为“粘菌宇宙网的细丝及其如何影响星系演化”的论文中介绍了他们的结果。该研究已提交给《天体物理学杂志》，论文目前正在预印中;目前可以在预印本服务器arXiv上找到。主要作者是来自新墨西哥州立大学天文学系的FarhanulHasan。

粘菌是自然界最不寻常的生命形式之一。有些是包含不同生物体组合的集体生命形式。不知何故，它们通过在环境中分布管道来优化自身。这使得它们能够穿越迷宫来获取食物并返回到以前存放食物的区域。这很了不起，因为他们做这一切都不需要大脑。他们不寻常的能力使他们在天体物理学中很有价值。

天体物理学的主要目标之一是了解星系如何形成和演化。天体物理学家测量它们的质量、活跃的星系核反馈、超新星爆炸以及星系内部的其他过程。但星系所处的环境也决定了它的演化。连接星系的宇宙网细丝在星系演化中发挥什么作用?

这是本研究的核心。

作者解释说：“识别星系的显着‘环境’指标是一项在各种研究中采取不同方法的任务。”

“星系演化可以在宇宙的大尺度结构(即所谓的‘宇宙网’)的背景下进行分析。这种结构由相互连接的细丝网络和节点组成，细丝是星际物质的桥梁，节点是细丝的密集交叉点，其中宇宙密度分布最高。”他们写道。

作者指出，星系群、星系团和超星系团可以在网络中找到，而且很容易识别。然而，即使在IllustrisTNG等强大的模拟中，单个细丝也很难识别。该论文指出：“从稀疏分布的星系中识别宇宙网的细丝，通常称为宇宙网‘重建’，是一项具有挑战性的任务。”

这很重要，因为细丝会影响星系的演化。识别细丝的不同研究得出了不同的结论。“例如，”作者写道，“虽然一些研究表明细丝附近的气体和恒星形成受到抑制，但其他研究则报告了气体供应和/或恒星形成的增加。”因此，科学家们显然对细丝对星系的影响并没有很好的了解，这可能是因为他们错误地识别了它们，或者没有看到它们全部。

这就是粘菌的用武之地。

他们写道：“我们的方法使用一种称为蒙特卡罗绒泡机(MCPM)的新颖模型来估计宇宙密度场。”

MCPM是一种重建复杂传输网络的计算工具。顾名思义，它是基于真正的粘菌多头绒泡菌。科学家使用多头假单胞菌作为非常规的“生物计算机”来解决迷宫导航问题、设计运输系统以及执行许多其他相关任务。“MCPM的灵感来自于生物有机体多头绒泡菌或粘菌的摄食习性，众所周知，它们在寻找食物时会产生高效的互连网络，”作者解释道。

MCPM最著名的用途是工程师用它来复制东京地铁系统。他们将燕麦片排列成与东京周边城市相匹配的图案，粘菌以与现有地铁系统非常相似的图案构建了连接燕麦的营养通道。

在这项研究中，星系和星团取代了燕麦片。结果?作者写道，“我们的方法显着改进了细丝识别方案……”用于其他宇宙网重建。研究人员强调了宇宙网对气体淬灭和向星系供应气体的影响。

还有另一种方法可以识别科学家用来重建宇宙网的细丝，它被称为Delaunay曲面细分场估计器(DTFE)。作为研究的一部分，作者将DTFE的性能与基于MCPM绒泡菌的方法进行了比较。作者表示：“两个密度场输入之间已确定的丝状结构的变化非常显着。”

研究称，结果是DTFE“……只能成功连接更大质量的星系”。MCPM不仅连接了更多数量的星系，而且还识别出了更多的细丝并忠实地追踪了潜在的暗物质分布。MCPM细丝的形状也更加自然，具有更多的曲线和更少的急转弯。

最大规模的宇宙结构。图片来源：NASA、ESA和E.Hallman(科罗拉多大学博尔德分校)

MCPM工具产生了更强的结果。但这篇论文不仅仅是对该工具的评估。目标是研究细丝如何影响星系演化。论文指出：“在这里，我们研究了宇宙网环境中基于MCPM密度场的细丝如何影响银河系恒星形成活动和气体成分。”

结果显示DTFE场与MCPM场的恒星形成率之间存在惊人的差异。在DTFE结果中，对于低红移的所有恒星质量来说，当星系靠近细丝时，星系就会淬灭。但在MCPM领域，“……到细丝的距离似乎对高、中或低质量星系的恒星形成几乎没有影响，”作者解释道。

还有更多。由于与DTFE相比，MCPM场更能识别不太显着的细丝，因此MCPM粘模结果表明几乎所有星系都生活在细丝附近。这与之前其他研究的DTFE结果形成对比。作者写道：“大多数星系距离MCPM细丝的脊柱约1.5–2.5Mpc。”

粘菌显然可以教会我们一些关于我们所居住的宇宙的知识。这项研究的更深入结果表明，在z~2早期，无论靠近还是远离MCPM细丝，恒星形成的水平都相似。“这提供了证据，表明早期的细丝可以有效地向星系供应气体，从而使它们能够快速生长，”作者总结道。这一结果与JWST最近的结果相吻合，表明早期宇宙中存在巨大的星系。

但事情在宇宙后期发生了变化。模拟表明，较粗的细丝实际上通过减少过去100亿年对星系的气体供应来抑制恒星形成速率。

了解星系如何生长和演化是天体物理学的主要目标之一。这项研究在粘菌的帮助下揭示了这一切是如何运作的。但当涉及到粘菌和天体物理学时，未来可能会更加令人兴奋。

哈桑和他的同事写道：“也许更令人兴奋的是，我们的新方法可以应用于观测数据集，以识别真实宇宙中的宇宙网结构。”我们准备从JWST、欧几里得、罗马太空望远镜等望远镜获得更好的数据集。

研究人员可以依靠自然界最不起眼的生命形式之一来帮助理解所有即将到来的数据。