⑴ 超震撼：整个“宇宙网”的宇宙模拟！并首次确定星系之间的空间
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加州大学圣克鲁斯分校的天文学家和计算机科学家团队，受到亮黄色黏菌生长模式的启发，采用了一种计算方法，可以追踪连接整个宇宙星系的宇宙网细丝。其研究成果发表在《天体物理学》期刊上，首次确定了星系之间空间中的扩散气体，与宇宙学理论预测的宇宙网大尺度结构之间的联系。
根据主流理论，随着宇宙在宇宙大爆炸后的演化，物质分布在由巨大空洞隔开的相互连接细丝组成的网状网络中。充满恒星和行星的发光星系，形成于物质最集中的宇宙网细丝的交叉点和最密集区域。延伸在两个星系之间的扩散氢气细丝基本上是看不见的，尽管天文学家已经设法瞥见了其中一部分。
所有这些似乎都与一种名为多头绒泡菌(Physarum Polycephalum)的低等黏菌相似，这种霉菌通常生长在森林地面上腐烂的原木和落叶上，有时会在草坪上形成海绵状的黄色团块。但是，头绒泡菌具有创造最佳分配网络和解决计算困难的空间组织问题的能力，这让科学家们感到惊讶的 历史 由来已久。
在一个着名的实验中，一种黏菌复制了日本铁路系统的布局，将代表东京周围城市的食物来源连接起来。加州大学圣克鲁斯分校天文学和天体物理学博士后研究员乔·伯切特一直在寻找一种大规模可视化宇宙网的方法，但当计算机博士后研究员奥斯卡·埃莱克建议使用基于头绒泡菌的算法时，他对此表示怀疑。毕竟，完全不同的力量塑造了宇宙网和黏菌的生长。
但一直对大自然图案着迷的埃莱克，对柏林艺术家萨奇·詹森(Sage Jenson)的绒泡菌“生物软化”印象深刻。从Jenson使用二维头绒泡菌模型（最初由Jeff Jones于2010年开发）开始，Elek和他的朋友（程序员Jan Ivanecky)）将其扩展到三维，并进行了额外的修改，创建了一种新算法，他们称之为蒙特卡洛Physarum Machine。伯切特向Elek提供了来自斯隆数字巡天(SDSS)的37000个星系的数据集。
当将新算法应用到数据集上时，结果是一个相当令人信服的宇宙网。研究人员表示：那是一种尤里卡时刻，开始相信黏菌模型是我们前进的方向，这在某种程度上是巧合的，但并不完全如此。黏菌创造了一个优化的运输网络，找到了连接食物来源的最有效路径。在宇宙网络中，结构的增长产生了某种意义上也是最优的网络，潜在的过程不同，但它们产生的数学结构相似，这个模型与最初的灵感相比有几层抽象。
当然，模型结果与预期宇宙网结构有很强的视觉相似性并不能证明什么，研究人员在继续完善该模型的同时，进行了各种测试来验证该模型。到目前为止，对宇宙结构演化的计算机模拟，已经出现了对宇宙网的最佳表示，显示了暗物质在大范围内的分布，包括形成星系的大量暗物质光晕和连接它们的细丝。暗物质是看不见的，但它约占宇宙中物质的75%，引力使普通物质遵循暗物质的分布。
伯切特团队使用来自Bolshoi-Planck宇宙学模拟的数据，这是由加州大学圣克鲁斯分校物理学荣休教授乔尔·普里马克等人开发来测试蒙特卡洛绒毛膜机的。在从模拟中提取出暗物质光晕的目录后，运行算法来重建连接它们的丝状网。当将算法的结果与最初模拟结果进行比较时，发现了紧密的相关性。黏菌模型基本上复制了暗物质模拟中的丝状网，而研究人员能够使用模拟来微调模型参数。
从45万个暗物质晕开始，可以几乎完美地匹配宇宙模拟中的密度场。还将观测到的SDSS星系属性与粘菌模型预测的星际介质气体密度进行了比较。星系中的恒星形成活动应该与其星系环境的密度相关，看到预期的相关性，研究人员松了一口气。现在，研究小组有了一个连接37000个SDSS星系的宇宙网预测结构，还可以用天文观测来测试这个结构。为此，使用了来自哈勃太空望远镜的宇宙起源光谱仪数据。
星际气体在通过它的光线光谱中留下了独特吸收信号，数百个遥远类星体的光穿过了SDSS星系占据的空间体积。多亏了黏菌，让我们知道宇宙网的细丝应该在哪里，可以去哈勃光谱存档，寻找探测那个空间的类星体，寻找气体的特征。在我模型中，无论我们在哪里看到细丝，哈勃光谱都会显示一个气体信号，而且信号朝着灯丝中间的方向变得更强，那里的气体应该更稠密，然而，在最密集的地区，信号减弱了。
这也符合预期，因为这些区域的气体加热会电离氢气，剥离电子，消除吸收信号。现在，科学家第一次可以量化星际介质的密度，从宇宙网细丝遥远外围到星系团的炎热、密集内部的星际介质密度。这些结果不仅证实了宇宙学模型预测的宇宙网结构，而且通过将其与形成星系的气库联系起来，也给了我们一种提高对星系演化理解的方法。而这种创造性的技术及其意想不到的成功，突显了跨学科合作的价值，在科学问题上带来了完全不同的视角和专业知识。
博科园 研究/来自：加州大学圣克鲁斯分校
参考期刊《天体物理学》
DOI: 10.3847/2041-8213/ab700c
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⑵ 科学家绘制出宇宙中星系之间隐藏的桥梁图 开启 宇宙学研究新篇章
科学家们首次绘制了我们最近的星系之间以前隐藏的暗物质桥梁网络，这是关于暗物质的全新突破。
所谓暗物质，是因为科学家们无法以任何意义的方式观察或者与之互动。
但是天体物理学家认为暗物质提供了宇宙之网的主干--一个由星系和气体相互连接的丝状物组成的难以想象的大网，延伸到整个宇宙。
因为有了这种观点，所以才有了近日由国际科学家小组在绘制宇宙网方面取得了突破性进展。
宇宙网通过支配星系和其他恒星物质的运动对宇宙施加影响。
但是，由于暗物质不能被我们目前掌握的任何手段所探测到，要找到这种物质在整个宇宙中的分布并不容易。
科学家们不得不转而依靠暗物质对星系产生的引力效应来探寻其中的蛛丝马迹。
专家表示，具有讽刺意味的是，研究更远处的暗物质的分布更容易，因为它反映了非常遥远的过去，而过去的复杂程度要低很多。
随着时间的推移，随着宇宙大尺度结构的增长，宇宙的复杂性也在增加，所以在局部对暗物质进行测量本来就比较困难。
过去绘制宇宙网的尝试主要集中在这些结构是如何在数十亿年中发展起来的。
但是这类模拟需要大量的计算机能力，而且结果不够详细，无法缩小本地宇宙的范围。
本土宇宙是一个直径约为10亿光年的空间区域。
宇宙的横截面相对较小，可以观察到大部分细节。
在新的研究中，科学家们采用机器建立一个他们称之为Illustris-TNG的星系模拟模型。
研究人员表示，当给定某些信息时，该模型基本上可以根据它以前看过的东西来填补空白。该地图并不完全适合模拟数据，但我们仍然可以重建非常详细的结构。
研究人员发现，除了星系的分布之外，还包括星系的运动极大地提高了地图的质量，使研究者能够看到更多细节。
然后，该模型被应用于大约17000个星系的目录，这些星系都在银河系的200兆焦距内。
由此产生的地图揭示了本地宇宙的结构，包括许多本地空间区域。
研究人员补充道：我们可以研究暗物质的分布与其他发射数据的关系，这将有助于我们了解暗物质的性质。
而且我们可以直接研究这些丝状结构，这些隐藏在星系之间的桥梁。因为暗物质主导着宇宙的动态，它基本上决定了我们的命运。
因此，我们可以要求计算机演化出数十亿年的地图，看看本地宇宙会发生什么。
而且我们可以将模型向后演化，以了解我们的宇宙领域的 历史 。
⑶ 一切都有联系，第一张“宇宙图”出现了，这是连接星系之间的道路
这是天文学家模拟的一个巨大的星系团，从假色彩图中我们可以看到一些细丝结构，在这些细丝汇合的地方就是一个星系。
星系网的细丝结构以前从未被直接观测过（上图为模拟图），因为它们是宇宙中最微弱的结构之一，很容易被周围星系的光辉所遮蔽。但是现在，在10月3日发表在杂志上的一项研究中，研究人员拼凑出了第一张宇宙细丝聚集在遥远星系团上的照片。
这张照片中显示的蓝色氢结构长丝在距离地球约120亿光年的古老星系群中纵横交错，这意味着这些星系诞生于大爆炸之后的10亿年左右。这些结构延伸了300多万光年，证实了它们其实是宇宙中最庞大的结构之一。
看看宇宙网。这张地图显示的是从图像顶部到底部的气体细丝(蓝色)，在120亿光年之外的一个古老星系团中连接星系。嵌入在这些细丝中的白点是活跃的恒星形成的星系，这些星系之间可以联系。
正如这项新的研究所指出的，构成宇宙网的细丝的氢是如此的微弱，以至于几乎无法与空的天空区分开来。那么，研究人员是如何从黑暗中引导这些特征的呢？
研究人员利用欧洲南方天文台甚大望远镜上的多单元光谱探测仪，放大了位于宝瓶座的一组古老星系，这些星系以极其庞大和极其古老而闻名。新生恒星和黑洞吸积盘发出的光微弱地照亮了在这些星系中和星系之间旋转的氢结构，这使得研究人员能够绘制出宇宙网在那里的细丝的模糊轮廓。
观测结果揭示了两条平行的氢结构，连接着数以百万计的星系点。按照宇宙学模型，气体的细丝似乎直接为网格上最活跃的恒星星系提供能源（也就是氢）。
⑷ 两个星系团之间搭了一千万光年长的“桥”
“宇宙网络”（Cosmic Web），简单来说，就是宇宙里星系的分布结构，这些星系之间由暗物质或其他的物质或能量形成的“丝”连结，最终构成一个错综复杂的庞大网络结构。
最近，天文学家利用荷兰的LOFAR射电望远镜，在两个相互慢速碰撞的星系团A0399和A0401之间，观测到长达1000万光年的无线电波放射区域。该现象引起了科学们强烈的兴趣，因为此前已有人发现这两个星系团中有“网丝”的存在，而无线电放射的观测直接证明了这一点，并且由此可以更好地研究被“网丝”相连的两个星系团和宇宙网络结构。
A0399和A0401是在观测到的星系团中两个为数不多的带有强烈磁场的星系团，在异常强烈的磁场中，电子运动极快（加速度极大），放射同步电磁波（Synchrotron radiation)，也就是他们所观测到的无线电放射。
现在，天文学家们需要了解的是，这种现象在整个客观宇宙中是否是一种普遍现象，还是说这仅仅是一种特例。
因此，下一个阶段的研究将是利用精度更高的射电望远镜SKA（Square Kilometres Array，电波接收面积约1平方公里，灵敏度将是其他射电望远镜50倍，预计于2024-2030分两阶段建成，造价约为18亿欧元），更深入地研究宇宙网络的结构和其中的磁场分布。