利用黏菌算法，天文学家绘制了宇宙网的地图，增强了我们对星系演化的理解。这项突破性的研究提供了更深入的见解，了解大型宇宙结构如何随着时间的推移影响星系。

2010年，日本进行了一项利用黏菌复制东京铁路系统的实验，由此产生了一种名为“受生物启发的自适应网络设计”的概念。这个想法后来被新墨西哥州立大学的一名研究生用于他的博士论文，以增强探测宇宙最大结构的方法，被称为“宇宙网”。

天文研究中的算法改进

测量星系的环境密度并不新鲜，但发表在8月份的《天体物理学杂志》上的论文《黏菌宇宙网的细丝及其对星系演化的影响》概述了哈桑如何在现有的研究框架中改变了一步，将其与一种基于黏菌模型的算法的新方法相结合。

“我不知道它是否有效，但我有一种预感，黏菌方法可以告诉我们关于宇宙中密度结构的更详细信息，所以我决定试一试，”论文的第一作者法尔哈努·哈桑说，他后来在新密歇根州立大学获得了天文学博士学位。“事实证明，它比旧方法产生了更详细的离散结构。”

对星系演化的洞察

新密歇根州立大学助理天文学教授乔·伯切特与哈桑和其他八名作者共同撰写了这篇论文。伯切特在加州大学圣克鲁斯分校做博士后时，将黏菌法引入了天体物理学的应用。在伯切特的帮助下，哈桑在新密歇根州立大学将这项研究推进了一大步。

伯切特说：“我们正在寻找一种方法来可视化宇宙网，宇宙的大规模结构，特别是弥漫在宇宙网中的气体。我们与图形渲染专家奥斯卡·埃莱克（Oskar Elek）合作，发现了这种算法，该算法旨在模仿黏菌及其通过将自身改造得很像宇宙网来寻找食物来源的能力。这是我踏上这条道路的灵感来源。我们已经为此工作了好几年。法尔汉的作品把它带到了一个新的高度，这是我们当时梦寐以求的。”

宇宙结构对星系发展的影响

自上世纪80年代以来，科学家们就已经知道，星系的环境会影响它的生长和演化，但这种联系的确切性质仍然存在争议。哈桑的研究表明，星系演化的方式受到它们与密集宇宙结构的接近程度的影响。

“这些细丝是宇宙的高速公路，就像高速公路影响现实生活中的城市一样，这些细丝以许多不同的方式影响着宇宙中的星系，”哈桑说。“但我想强调的另一件事是，这种联系完全取决于你所观察的宇宙的哪个时代。”

哈桑的研究发现，对星系的影响发生了逆转。在早期，星系的成长是由于靠近较大的结构而受到刺激的。星系由于靠近这些较大的结构而受到阻碍。

“这里的一个重要结论是，如果我们能绘制出真实宇宙在许多不同时期周围的气体，就更容易建立一个一致的图像，”哈桑说。“如果我们从早期和后期收集数据，我们可以得到气体如何在大尺度上分布的物理图像，以及这种分布如何影响星系是由于它们而增长还是在增长中受到阻碍。”

“我们有关于星系如何有效地生存和死亡的非常基本的问题，”伯切特说。“我们近一个世纪以来收集的数据表明，一个星系的生存位置对它的寿命有巨大的影响。基本上，星系很难在宇宙的‘大城市’中生存。”

“我们所做的是通过这些大规模的计算机模拟，来研究我们所拥有的最先进的星系形成和演化模型，并试图了解星系的局部环境和大规模环境如何真正影响它的演化。”

未来研究与应用

在新密歇根州立大学获得博士学位后，哈桑于9月在太空望远镜科学研究所开始了博士后研究，他将在那里继续这项研究。接下来是什么？将他的理论应用于美国宇航局哈勃太空望远镜的真实数据。哈桑计划在几年内公布这项工作的结果。

哈桑说：“我们正在将其应用于观测数据，以实际绘制出真实宇宙中的纤维结构。我们正在使用哈勃望远镜已经获取的数据来确定这些灯丝中气体的分布方式。它可以帮助我们在许多大尺度上测试有关星系和结构形成的许多理论。它确实让整个事情变得完整。”

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