कीचड़ मोल्ड यूनिवर्स के बड़े पैमाने पर संरचना के रूप में एक ही बढ़ता है

ब्रह्मांड में पदार्थ समान रूप से वितरित नहीं किया गया है। यह सुपर-क्लस्टर और पदार्थ के फिलामेंट्स पर हावी है, जो उन्हें एक साथ स्ट्रिंग करता है, विशाल voids से घिरा हुआ है। गैलेक्सी सुपर-क्लस्टर, पदानुक्रम के शीर्ष पर हैं। उन के अंदर सब कुछ है: आकाशगंगा समूह और समूह, व्यक्तिगत आकाशगंगा और सौर मंडल। इस श्रेणीबद्ध संरचना को "कॉस्मिक वेब" कहा जाता है।

लेकिन यूनिवर्स ने यह फॉर्म कैसे और क्यों लिया?

यूनिवर्सिटी ऑफ कैलिफ़ोर्निया सांता क्रूज़ में खगोलविदों और कंप्यूटर वैज्ञानिकों की एक टीम ने एक दिलचस्प तरीका निकाला। उन्होंने कीचड़ मोल्ड्स के विकास पैटर्न के आधार पर एक कंप्यूटर मॉडल बनाया। यह पहली बार नहीं है कि कीचड़ के सांचों ने प्रकृति में अन्य प्रतिमानों को समझाने में मदद की है।

टीम ने अपने परिणामों को प्रकाशित करते हुए एक अध्ययन प्रकाशित किया है, जिसका शीर्षक है, "कॉस्मिक वेब के डार्क थ्रेड्स का खुलासा करना।" प्रमुख लेखक यूसुफ बर्चेत, यूसी सांता क्रूज़ में खगोल विज्ञान और खगोल भौतिकी में एक पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता हैं। अध्ययन द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल लेटर्स में प्रकाशित हुआ था।

आधुनिक ब्रह्माण्ड संबंधी सिद्धांत इस बात की भविष्यवाणी करता है कि पदार्थ इन सुपर-क्लस्टर और फिलामेंट्स का आकार ले लेंगे, और विशाल विवर उन्हें अलग करते हैं। लेकिन 1980 के दशक तक, वैज्ञानिकों ने सोचा कि आकाशगंगा समूहों की सबसे बड़ी संरचना थी, और उन्होंने यह भी सोचा कि उन समूहों को पूरे ब्रह्मांड में समान रूप से वितरित किया गया था।

तब सुपर-क्लस्टर की खोज की गई थी। फिर क्वासरों के समूह। इस पर, संरचनाओं और voids की अधिक से अधिक खोजों के साथ चला गया। फिर स्लोन डिजिटल स्काई सर्वे और ब्रह्मांड का एक विशाल 3 डी मानचित्र, और मिलेनियम सिमुलेशन जैसे अन्य प्रयास आए।

पदार्थ के फिलामेंट जो इन सभी सुपर-क्लस्टर और आकाशगंगाओं के समूहों को जोड़ते हैं, उन्हें देखना मुश्किल है। अधिकांश भाग के लिए, यह सिर्फ हाइड्रोजन है। लेकिन खगोलविद इसकी झलक पकड़ने में कामयाब रहे हैं।

कीचड़ ढालना दर्ज करें। कीचड़ के सांचे एकल-कोशिका वाले जीव हैं जो एकल कोशिकाओं के रूप में पूरी तरह से ठीक रहते हैं, लेकिन स्वायत्त रूप से समग्र बहु-सेलुलर संरचनाएं बनाते हैं। जब भोजन बहुतायत से होता है तो वे अकेले ही कार्य करते हैं, लेकिन जब भोजन अधिक दुर्लभ होता है, तो वे एक साथ बैंड करते हैं। सामूहिक अवस्था में वे रसायनों का पता लगाने, भोजन खोजने, और बीजाणु पैदा करने वाले डंठल बनाने में बेहतर होते हैं।

कीचड़ के सांचे उल्लेखनीय जीव हैं, और वैज्ञानिकों ने एक प्रेस विज्ञप्ति के अनुसार, "इष्टतम वितरण नेटवर्क बनाने और कम्प्यूटेशनल रूप से कठिन स्थानिक संगठन की समस्याओं को हल करने" की प्राणी की क्षमता से हैरान और परेशान कर दिया है। 2018 में, जापानी वैज्ञानिकों ने बताया कि एक कीचड़ मोल्ड टोक्यो की रेल प्रणाली के लेआउट को दोहराने में सक्षम था।

Oskar Elek, U के C, सांताक्रुज में कम्प्यूटेशनल मीडिया में पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता है। उन्होंने लेखक जोसेफ बुरचेत का नेतृत्व करने का सुझाव दिया कि कीचड़ के सांचे पदार्थ के लौकिक वितरण की नकल करने और इसे देखने का एक तरीका प्रदान करने में सक्षम हो सकते हैं।

शुरू में बरचेत को संदेह हुआ।

"यह एक यूरेका पल की तरह था, और मुझे विश्वास हो गया कि कीचड़ मोल्ड मॉडल हमारे लिए आगे का रास्ता था।"

जोसेफ बुरचेत, प्रमुख लेखक। U का C, सांताक्रुज।

कला की दुनिया से 2-डी प्रेरणा पर आकर्षित, एलेक और एक अन्य प्रोग्रामर ने कीचड़ मोल्ड व्यवहार के 3-डी एल्गोरिथ्म का निर्माण किया जिसे वे मोंटे कार्लो फिजरम मशीन कहते हैं। Physarum एक मॉडल ऑर्गेनिज्म है जिसका इस्तेमाल हर तरह के शोध में किया जाता है।

बुर्चेट ने स्लोअन डिजिटल स्काई सर्वे से एलेक डेटा देने का फैसला किया, जिसमें 37,000 आकाशगंगाएं और अंतरिक्ष में उनका वितरण था। जब वे कीचड़ मोल्ड एल्गोरिथ्म चलाते थे, तो परिणाम "ब्रह्मांडीय वेब का एक बहुत अच्छा प्रतिनिधित्व था।"

"यह एक यूरेका पल की तरह था, और मुझे विश्वास हो गया कि कीचड़ मोल्ड मॉडल हमारे लिए आगे का रास्ता था," बुर्चेत ने कहा। "यह कुछ हद तक संयोग है कि यह काम करता है, लेकिन पूरी तरह से नहीं। एक कीचड़ मोल्ड एक अनुकूलित परिवहन नेटवर्क बनाता है, जो खाद्य स्रोतों को जोड़ने के लिए सबसे कुशल मार्ग ढूंढता है। कॉस्मिक वेब में, संरचना की वृद्धि नेटवर्क का उत्पादन करती है जो एक अर्थ में, इष्टतम भी है। अंतर्निहित प्रक्रियाएं अलग हैं, लेकिन वे गणितीय संरचनाएं बनाते हैं जो अनुरूप हैं। "

लेकिन भले ही यह सम्मोहक है, कीचड़ मोल्ड केवल बड़े पैमाने की संरचना का एक दृश्य प्रतिनिधित्व था। टीम वहां नहीं रुकी। उन्होंने एल्गोरिथ्म को परिष्कृत किया और अपने मॉडल को मान्य करने का प्रयास करने के लिए अतिरिक्त परीक्षण किए।

यह वह जगह है जहां डार्क मैटर कहानी में प्रवेश करता है। एक तरह से, ब्रह्मांड की बड़े पैमाने पर संरचना डार्क मैटर का बड़े पैमाने पर वितरण है। डार्क मैटर के बड़े पैमाने पर प्रकटन में आकाशगंगाएं बनती हैं, साथ ही लंबी तंतु संरचनाएं उन्हें जोड़ती हैं। डार्क मैटर में ब्रह्मांड के लगभग 85% मामले शामिल हैं, और डार्क मैटर के सभी का गुरुत्वाकर्षण खिंचाव "नियमित" पदार्थ के वितरण को आकार देता है।

शोधकर्ताओं की टीम ने एक और वैज्ञानिक सिमुलेशन से काले पदार्थ के halos की एक सूची को पकड़ लिया। फिर उन्होंने उस डेटा के साथ अपने कीचड़-मोल्ड आधारित एल्गोरिथ्म को चलाया, यह देखने के लिए कि क्या यह उन सभी हलो को जोड़ने वाले तंतु के नेटवर्क को दोहरा सकता है। परिणाम मूल सिमुलेशन के साथ एक बहुत तंग सहसंबंध था।

एलीक ने प्रेस रिलीज में कहा, "450,000 डार्क मैटर के साथ शुरू करते हुए, हम कॉस्मिकोलॉजिकल सिमुलेशन में घनत्व क्षेत्रों के लिए लगभग सही फिट हो सकते हैं।"

कीचड़ मोल्ड एल्गोरिथ्म ने फिलामेंटल नेटवर्क को दोहराया, और शोधकर्ताओं ने उन परिणामों का उपयोग करके अपने एल्गोरिथ्म को ठीक करने के लिए उपयोग किया।

उस समय, टीम के पास बड़े पैमाने पर संरचना की संरचना और हर चीज को जोड़ने वाले कॉस्मिक वेब की भविष्यवाणी थी। अगला कदम यह था कि इसकी तुलना अवलोकन डेटा के एक अलग सेट से की जाए। इसके लिए, वे आदरणीय हबल स्पेस टेलीस्कोप में गए। टेलीस्कोप का कॉस्मिक ओरिजिन्स स्पेक्ट्रोग्राफ (सीओएस) ब्रह्मांड की बड़े पैमाने पर संरचना का अध्ययन अंतर गैस के स्पेक्ट्रोस्कोपी के माध्यम से करता है। वह गैस अपने स्वयं के किसी भी प्रकाश का उत्सर्जन नहीं करती है, इसलिए स्पेक्ट्रोस्कोपी कुंजी है। गैस पर ध्यान केंद्रित करने के बजाय, COS दूर के क्वासरों से प्रकाश का अध्ययन करता है क्योंकि यह गैस से गुजरता है, और अंतरजाल गैस उस प्रकाश को कैसे प्रभावित करती है।

"हमें पता था कि ब्रह्मांडीय वेब के फिलामेंट्स को कीचड़ मोल्ड के लिए धन्यवाद दिया जाना चाहिए, इसलिए हम उस स्थान की जांच करने वाले गैसों के हस्ताक्षर के लिए संग्रहीत हबल स्पेक्ट्रा में जा सकते हैं और गैस के हस्ताक्षर की तलाश कर सकते हैं," बुर्के ने समझाया। "जहां भी हमने अपने मॉडल में एक फिलामेंट देखा, हबल स्पेक्ट्रा ने गैस सिग्नल दिखाया, और सिग्नल फिलामेंट्स के बीच की तरफ मजबूत हो गया जहां गैस सघन होनी चाहिए।"

यह एक और यूरेका के लिए कहता है।

बर्चेट ने कहा, "अब पहली बार, हम कॉस्मिक वेब फिलामेंट्स के रिमोट सरहद से लेकर आकाशगंगा के समूहों के गर्म, घने अंदरूनी हिस्सों तक के घनत्व को माप सकते हैं।" "ये परिणाम न केवल ब्रह्मांडीय मॉडल द्वारा भविष्यवाणी किए गए ब्रह्मांडीय वेब की संरचना की पुष्टि करते हैं, वे हमें आकाशगंगा के विकास से हमारी समझ में सुधार करने का एक तरीका भी देते हैं जिससे इसे गैस जलाशयों से जोड़कर आकाशगंगाओं का निर्माण होता है।"

यह अध्ययन दिखाता है कि क्या पूरा किया जा सकता है जब विभिन्न शोधकर्ता अपने साइलो से बाहर आते हैं और विभिन्न विषयों के माध्यम से सहयोग करते हैं। कॉस्मोलॉजी, खगोल विज्ञान, कंप्यूटर प्रोग्रामिंग, जीव विज्ञान और यहां तक ​​कि कला, सभी ने इस सबसे दिलचस्प परिणाम में योगदान दिया।

UCSC क्रिएटिव कोडिंग लैब के सह-लेखक एंगस फोर्ब्स ने कहा, "मुझे लगता है कि जब आप कला को वैज्ञानिक अनुसंधान में एकीकृत करते हैं तो वास्तविक अवसर हो सकते हैं।" "मॉडलिंग और डेटा की कल्पना करने के लिए रचनात्मक दृष्टिकोण नए दृष्टिकोणों को जन्म दे सकता है जो हमें जटिल प्रणालियों की समझ बनाने में मदद करते हैं।"

अधिक:

• प्रेस रिलीज़: खगोल विज्ञानी ब्रह्मांडीय वेब के अंधेरे धागे को प्रकट करने के लिए कीचड़ मोल्ड मॉडल का उपयोग करते हैं
• रिसर्च पेपर: कॉस्मिक वेब के डार्क थ्रेड्स का खुलासा
• स्पेस मैगज़ीन: न्यू 3-डी मैप यूनिवर्स 9 बिलियन इयर्स एगो में बड़े पैमाने पर संरचनाएं दिखाता है