浩瀚宇宙中存在约千亿个星系。星系内部是恒星、行星与尘埃；星系之间则由暗物质织成的“宇宙蛛网”互联互通。暗物质是什么？由于未能直接观测，科学界始终捉摸不透这只无形的大手。

然而，《天体物理学期刊通讯》的一项最新研究表明，若对地球上的单细胞生物——黏菌,抽丝剥茧，层层深入，也许能在微观世界中揭示宇宙奥秘。

数百万黏菌常组成黏菌群，通过一个结构复杂的纤维状网络集体移动，共同摄食。科学家们从这张联结不同位置的蛛网入手，用算法模拟黏菌的行为，进而绘制出三维的宇宙星河网络。

项目负责人、美国加州大学圣克鲁斯分校研究员约瑟夫·伯切特表示，从最简单生命体的行为表现里，竟然可以发现宇宙中最大结构的规律，简直太神奇了！

黏菌与宇宙

虽然外形酷似科幻恐怖片里的常见背景，但黏菌实际上完全无害。

黏菌以每小时1毫米的超慢速度爬行，四处寻觅枯死的植物，并以此为食。虽然它们只是单细胞生物，但“菌不可貌相”——黏菌具备超高智能，能够在短时间内规划出复杂的最优觅食路径。

科学家们正是看中了黏菌的这种能力，并将其运用到天体物理学中。研究人员根据黏菌的行为特点和宇宙中3.7万个星系的位置设计了一套蛛网算法。

根据现代天文学的预测，宇宙中现存的物质集结成一个巨大的纤维结构网络，俗称“宇宙蛛网”。这张网由充斥星系的暗物质和气体纤维组成，系内恒星即孕育于此。气体纤维绵延数百万光年，与超空洞一起填充了“宇宙蛛网”。可以说，气体纤维状网络是宇宙中的最大结构，可能没有之一。

虽然体态巨大，但“宇宙蛛网”在电磁学意义上不可见（即为“暗网”），且纤维本身极其微弱，形态过于弥散，因此无法检测发散源头。

目前，广域研究表明，星系呈网状分布，然而这些发光的星系还不到重子物质总量的10%。科学家们对遥远的类星体进行光谱分析，所得出的星际介质吸收数据能够支持蛛网理论，但尚无确凿证据表明弥散的星际介质就是蛛网。

另一方面，宇宙70%的质量由暗物质组成，但它同样无法用肉眼观测。因此， “宇宙蛛网”几乎就是一张无形大网。

然而不可见不等于不存在。研究人员找到了一种全新的研究方法，即根据多头绒泡黏菌的行为模式推断“宇宙蛛网”的密度场。研究人员通过运算“黏菌程序”所绘制出的联结星系的气体纤维状网络结构图。这不仅是一张形态奇幻的蛛网，更是智慧与效率的结晶。

让“暗网”见光

研究人员以附近宇宙的星系和吸收谱线为研究对象，证明了大部分星际介质确实存在于“宇宙蛛网”内。

他们在蛛网纤维外沿（约等于宇宙平均物质密度且距离附近星系约5位力半径）发现中性氢吸收标志随密度增高而增强，至环星系介质处的密度已达平均密度的200倍。然而，吸收性却在密度最高的区域受到限制，这也许是纤维结构深处的激波加热与离子化作用，也可能是星系内的反馈机制。

研究人员并未就此止步，他们还分析了350个类星体发出的紫外线。

类星体是宇宙中体积超大、亮度超高的活动星系核。它们像信号灯一般在“宇宙蛛网”的正面闪闪发光。

伯切特说，“黏菌模型与人类的直觉一拍即合。我们早就知道这个结构是存在的，而现在计算机用算法帮我们找到了。对于我们研究的问题而言，这是目前最合适的方法。”

此前，科学界对暗物质的研究已经取得些许进展。美国国家航空航天局预计将在2025年前后建成WFIRST天文望远镜，利用微引力透镜效应，通过观测一个毗邻银河系的星系来强化对于宇宙深处的认识。届时，人类将首次直接观测暗物质。

作者：阿莱 编译

编辑：王星

责任编辑：许琦敏

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