Über Milliarden von Jahren hinweg hat die Schwerkraft ein kompliziertes Geflecht aus Materie quer durch das All errichtet: das kosmische Filament. Galaxien reihen sich entlang der Fäden dieses Netzwerks wie Perlen auf einer Schnur auf. »Ich nenne sie gerne galaktische Ökosysteme«, sagt der Astronom Farhanul Hasan von der New Mexico State University, der zusammen mit seinen Kolleginnen und Kollegen untersucht, wie das Netzwerk die Entwicklung der Galaxien beeinflusst.

Dazu müssen die Forschenden kartieren, wie sich das kosmische Filament im Lauf der Zeit verändert hat. Doch die Mischung aus Gasen, Galaxien und Dunkler Materie, aus der das Netzwerk besteht, macht das zu einer Mammutaufgabe. Denn während die Sterne in den Galaxien leicht zu sehen sind, ist der Rest des Filaments unsichtbar.

Daher haben Hasan und sein Team einen besonderen »Mitarbeiter« hinzugezogen: einen Schleimpilz. Diese Einzeller sind Meister darin, ihre Umgebung zu erforschen. Auf der Suche nach einer Nahrungsquelle stoßen ihre Membranen in einer gleichzeitigen Wellenbewegung in alle Raumrichtungen nach außen. Werden sie fündig, dann entspannen sich die Membranen in der Nähe des Futters, so dass durch weitere Schübe mehr Schleimpilz-Material in diesen Bereich gelangt.

»Schleimpilze sind in der Lage, alles auf einmal zu erforschen«Simon Garnier, Spezialist für die Einzeller

Fachleute haben die Erkundungsfähigkeiten der Schleimpilze bereits genutzt, um Labyrinthe und Logikrätsel zu lösen, Transportsysteme nachzubilden und effiziente Computeralgorithmen zu entwickeln. »Es ist ein wirklich guter Kartierungsalgorithmus, weil er nicht davon abhängt, in welche Richtung man zuerst schaut. Schleimpilze sind in der Lage, alles auf einmal zu erforschen«, sagt Simon Garnier, Spezialist für die Einzeller am New Jersey Institute of Technology.

Die Entwicklung der Galaxien

Um das kosmische Filament zu untersuchen, gaben Hasan und sein Team einem auf Schleimpilzen basierenden Algorithmus mehrere Positionen von Galaxien als »Nahrung« vor und ließen das Programm zu verschiedenen Zeitpunkten Verbindungen bilden. Mit diesem Ansatz entstand eine sauberere Filamentstruktur, als jeder andere Algorithmus bisher geliefert hatte. Das Netzwerk war detailreicher und konnte Dunkle Materie im Kosmos leichter aufspüren. Wie die Forschenden herausfanden, beeinflussten zu Beginn des Universums weder die Dicke der Filamente die Galaxien noch deren Nähe zu ihnen. Doch das änderte sich mit der Zeit: Als das All älter wurde, störte Materie, die in das Netz hineingezogen wurde, die Sternbildung in nahe gelegenen Galaxien.

»Die entscheidende Schwierigkeit dabei, den Einfluss des kosmischen Filaments auf die Galaxienbildung zu untersuchen, besteht darin, das Netzwerk mit der erforderlichen Genauigkeit zu beschreiben«, sagt der Astrophysiker Ari Maller vom New York City College of Technology. »Der Schleimpilz-Algorithmus scheint das nun zu ermöglichen.«

Die Ergebnisse, veröffentlicht im »Astrophysical Journal«, sind erst der Anfang. Fachleute blicken immer weiter in die Vergangenheit des Universums zurück. Die Simulationen werden sich eines Tages anhand solcher weiter zurückreichenden Einblicke in das reale kosmische Filament überprüfen lassen – dann wird sich zeigen, ob der Schleimpilz-Algorithmus richtiglag.