Domingo 4 de Octubre de 2020
El comportamiento de una de las criaturas más complejas de la naturaleza y los datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble, están ayudando a los astrónomos a explorar las estructuras más grandes del Universo. El organismo unicelular conocido como moho del lodo, Physarum polycephalum, construye redes filamentarias complejas en forma de red en busca de alimento, siempre encontrando vías casi óptimas para conectar diferentes ubicaciones. Al dar forma al Universo, la gravedad construye una vasta estructura similar a una telaraña de filamentos que unen galaxias y cúmulos de galaxias a lo largo de puentes invisibles de gas y materia oscura de cientos de millones de años luz de largo. Existe una extraña semejanza entre las dos redes, una creada por la evolución biológica y la otra por la fuerza primordial de la gravedad. La red cósmica es la columna vertebral a gran escala del cosmos, que consiste principalmente en materia oscura y está mezclada con gas, sobre la cual se construyen las galaxias. Aunque la materia oscura no se puede ver, constituye la mayor parte del material del Universo. Los astrónomos han tenido dificultades para encontrar estos hilos elusivos, porque el gas que contienen es demasiado tenue para ser detectado. La existencia de una estructura similar a una red en el Universo se insinuó por primera vez en estudios de galaxias en la década de 1980. Desde esos estudios, la gran escala de esta estructura filamentosa ha sido revelada por estudios posteriores del cielo. Los filamentos forman los límites entre los grandes vacíos del Universo. Ahora, un equipo de investigadores ha recurrido al moho de lodo para ayudarlos a construir un mapa de los filamentos en el Universo local, a una distancia máxima de 100 millones de años luz de la Tierra, y encontrar el gas dentro de ellos. Diseñaron un algoritmo informático, inspirado en el comportamiento del moho de lodo, y lo probaron con una simulación informática del crecimiento de filamentos de materia oscura en el Universo. Un algoritmo de computadora es esencialmente una receta que le dice a una computadora con precisión qué pasos tomar para resolver un problema.
Luego, los investigadores aplicaron el algoritmo del moho de lodo a los datos que contienen las ubicaciones de más de 37.000 galaxias mapeadas por el Sloan Digital Sky Survey. El algoritmo produjo un mapa tridimensional de la estructura de la red cósmica subyacente. Luego analizaron la luz de 350 cuásares lejanos catalogados en el Archivo Legado Espectroscópico de Hubble. Estas lejanas linternas cósmicas son los brillantes núcleos impulsados agujeros negros de galaxias activas, cuya luz brilla a través del espacio y a través de la red cósmica en primer plano. Impresa en esa luz estaba la firma reveladora de gas hidrógeno que de otro modo sería invisible y que el equipo analizó en puntos específicos a lo largo de los filamentos. Estas ubicaciones objetivo están lejos de las galaxias, lo que permitió al equipo de investigación vincular el gas a la estructura a gran escala del Universo. "Es realmente fascinante que una de las formas de vida más simples permita conocer las estructuras de mayor escala del Universo", dijo el investigador principal Joseph Burchett de la Universidad de California, EE. UU. "Mediante el uso de la simulación del moho de lodo para encontrar la ubicación de los filamentos de la red cósmica, incluidos los que están lejos de las galaxias, podríamos usar los datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble para detectar y determinar la densidad del gas frío en las afueras de esos filamentos invisibles. Los científicos han detectado firmas de este gas durante más de medio siglo, y ahora hemos demostrado la expectativa teórica de que este gas comprende la red cósmica". El estudio valida aún más la investigación que indica que el gas intergaláctico está organizado en filamentos y también revela qué tan lejos se detecta el gas de las galaxias. Los miembros del equipo se sorprendieron al encontrar gas asociado con los filamentos de la red cósmica a más de 10 millones de años luz de distancia de las galaxias. Pero esa no fue la única sorpresa. También descubrieron que la firma ultravioleta del gas se vuelve más fuerte en las regiones más densas de los filamentos, pero luego desaparece.
Luego, los investigadores aplicaron el algoritmo del moho de lodo a los datos que contienen las ubicaciones de más de 37.000 galaxias mapeadas por el Sloan Digital Sky Survey. El algoritmo produjo un mapa tridimensional de la estructura de la red cósmica subyacente. Luego analizaron la luz de 350 cuásares lejanos catalogados en el Archivo Legado Espectroscópico de Hubble. Estas lejanas linternas cósmicas son los brillantes núcleos impulsados agujeros negros de galaxias activas, cuya luz brilla a través del espacio y a través de la red cósmica en primer plano. Impresa en esa luz estaba la firma reveladora de gas hidrógeno que de otro modo sería invisible y que el equipo analizó en puntos específicos a lo largo de los filamentos. Estas ubicaciones objetivo están lejos de las galaxias, lo que permitió al equipo de investigación vincular el gas a la estructura a gran escala del Universo. "Es realmente fascinante que una de las formas de vida más simples permita conocer las estructuras de mayor escala del Universo", dijo el investigador principal Joseph Burchett de la Universidad de California, EE. UU. "Mediante el uso de la simulación del moho de lodo para encontrar la ubicación de los filamentos de la red cósmica, incluidos los que están lejos de las galaxias, podríamos usar los datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble para detectar y determinar la densidad del gas frío en las afueras de esos filamentos invisibles. Los científicos han detectado firmas de este gas durante más de medio siglo, y ahora hemos demostrado la expectativa teórica de que este gas comprende la red cósmica". El estudio valida aún más la investigación que indica que el gas intergaláctico está organizado en filamentos y también revela qué tan lejos se detecta el gas de las galaxias. Los miembros del equipo se sorprendieron al encontrar gas asociado con los filamentos de la red cósmica a más de 10 millones de años luz de distancia de las galaxias. Pero esa no fue la única sorpresa. También descubrieron que la firma ultravioleta del gas se vuelve más fuerte en las regiones más densas de los filamentos, pero luego desaparece.
“Creemos que este descubrimiento nos habla de las interacciones violentas que tienen las galaxias en densos focos del medio intergaláctico, donde el gas se vuelve demasiado caliente para detectarlo”, dijo Burchett. Los investigadores recurrieron a simulaciones de moho de lodo cuando buscaban una forma de visualizar la conexión teorizada entre la estructura de la red cósmica y el gas frío, detectada en estudios espectroscópicos previos del Hubble. Luego, el miembro del equipo Oskar Elek, un científico informático de la UC Santa Cruz, descubrió en línea el trabajo de Sage Jenson, un artista de medios con sede en Berlín. Entre las obras de Jenson había fascinantes visualizaciones artísticas que mostraban el crecimiento de la red de estructuras en forma de tentáculo de un molde de lodo que se movía de una fuente de alimento a otra. El arte de Jenson se basó en el trabajo científico de 2010 de Jeff Jones de la Universidad del Oeste de Inglaterra en Bristol, que detalló un algoritmo para simular el crecimiento de moho de lodo. El equipo de investigación se inspiró en cómo el moho de lodo construye filamentos complejos para capturar nuevos alimentos, y cómo este mapeo podría aplicarse a cómo la gravedad da forma al Universo, mientras la red cósmica construye las hebras entre las galaxias y los cúmulos de galaxias. Basándose en la simulación descrita en el artículo de Jones, Elek desarrolló un modelo informático tridimensional de la acumulación de moho de lodo para estimar la ubicación de la estructura filamentosa de la red cósmica. Este análisis de la red cósmica en el Universo local también encaja con las observaciones publicadas en la revista Science of the Universe sobre la estructura filamentosa mucho más lejana, a unos 12 mil millones de años luz de la Vía Láctea, cerca del comienzo del Universo. En ese estudio, los astrónomos analizaron la luz energética de un cúmulo de galaxias joven que ilumina los filamentos de gas hidrógeno que lo conectan.
