宇宙是一個神奇而又神秘的地方，它充滿了各種奇妙的現象和結構。其中最引人註目的就是宇宙之網，這是一種由暗物質和普通物質組成的巨大的三維網路，它連線了宇宙中所有的星系和星系團。宇宙之網的形狀類似於蜘蛛網，由密集的節點和稀疏的細絲構成。節點是由數千個星系聚集而成的星系團，細絲是由數百個星系串聯而成的星系群。宇宙之網的存在是由重力和暗能量共同作用的結果，它反映了宇宙的大尺度結構和演化。
宇宙之網不僅是星系的分布模式，也是星系的成長場所。星系是由瓦斯、塵埃和恒星組成的旋轉的島嶼，它們在宇宙中不斷地與周圍的環境發生交互作用，從而改變自己的形狀、顏色和活動。星系的演化受到多種因素的影響，其中最重要的就是它們所處的位置。不同的位置意味著不同的密度、溫度和壓力，這些都會影響星系的瓦斯含量和恒星形成率，從而決定星系的命運。
那麽，星系是如何在宇宙之網中成長的呢？它們是如何從細絲中進入節點的呢？它們在不同的環境中會發生什麽樣的變化呢？為了回答這些問題，我們需要借助觀測和模擬的手段，探索宇宙之網中的星系的奧秘。
堪薩斯大學的物理和天文學教授格雷戈裏-魯德尼克就是這樣一位探索者，他正在領導一個由多所大學和研究機構組成的國際合作團隊，利用先進的電腦模擬和大量的觀測數據，研究宇宙之網中的星系的形成和演化機制。這項工作將使用來自DESI遺產巡天、寬視場紅外巡天探測器（WISE）和美國國家航空暨太空總署星系演化探測器（GALEX）的約14000個星系的影像；研究小組還將利用錫耶納的0.7公尺Planewave望遠鏡收集更多的觀測數據。
"這個計畫的主要目標是理解環境因素對星系變化的影響。"魯德尼克在一份聲明中說。「在宇宙中，星系分布不均勻，密度各不相同。這些星系聚整合大型星系團，由數百至數千個星系組成，也有較小的星系群，由數十至數百個星系組成。」
魯德尼克指出，星系可以處於星系團或星系群中，也可以處於被稱為 "場 "的宇宙中較為孤立、密度較低的區域。這些不同的環境對星系的影響也不同。星系團和星系群中的星系通常會經歷更強烈的重力作用和碰撞，從而導致它們的瓦斯被剝奪或加熱，恒星形成被抑制或增強。而場中的星系則相對較為安靜，它們的瓦斯和恒星形成較為穩定，不受外界的幹擾。
以往模擬宇宙網及其中星系的研究將星系團和星系群中的星系與單獨存在於宇宙場中的星系進行了比較，但卻忽略了連線星系團的瓦斯、塵埃和恒星的細長絲狀結構。這些細絲是星系在宇宙之網中的主要通道，它們不僅連線了不同的星系團，也影響了星系的演化。
Rudnick 及其同事考慮了這一宇宙高速公路的因素，重點研究了星系遇到的絲狀環境、星系如何首先被引導到星系群和星團中，以及絲狀結構如何影響星系的演化。
"星系沿著一條路徑進入這些細絲，在進入星系群和星系團之前，第一次經歷了致密環境。"Rudnick說。「研究細絲中的星系可以讓我們研究星系與致密環境的最初相遇。」
魯德尼克補充說，大多數進入星系團 "城市中心 "的星系都是沿著宇宙網 "超級高速公路 "進入的，只有少數星系走的是 「鄉村路線」，它們進入星系團和星系群時並沒有與周圍環境發生太多的交互作用。
"細絲類似於州際高速公路，而這些進入密集區域的人跡罕至的路線則類似於在堪薩斯州的鄉村公路上駕車進入城市範圍。"Rudnick說。「星系可以存在於細絲中，也可以像串珠一樣以星系群的形式存在於細絲中。事實上，宇宙中的大多數星系都存在於星系群中。」
研究小組希望透過這種模擬，能夠深入了解環境對星系的影響，並破解星系在最常見的絲狀結構和星系群中的行為方式。
庫克大學研究小組的一項重要工作是評估宇宙網絲的條件如何影響密度過高的瓦斯處理過程，科學家稱之為 「重子迴圈」。
重子迴圈是指星系中的瓦斯和恒星之間的迴圈過程，它決定了星系的生長速度和壽命。由於恒星是在密度過高的瓦斯和塵埃團塊塌縮時誕生的，因此重子迴圈的中斷會促進或阻礙恒星的形成，從而增加或減緩星系的增長。
"星系可以概念化為重子處理引擎，從星系際介質中汲取瓦斯，並將其中一部份轉化為恒星。"Rudnick 解釋說。「反過來，恒星會變成超新星，產生更重的元素。部份瓦斯被吹向太空，形成銀河噴泉，最終落回星系。」
當星系在宇宙網上遇到高密度環境時，它們會改變內部壓力，透過主動從星系中剝離瓦斯或剝奪其未來的瓦斯供應來破壞重子迴圈。這就導致位於星系團中心的星系恒星工廠，由於其孕育恒星的原始材料被熄滅而停止運轉。
"這種幹擾影響了星系對瓦斯的吸收和排出，導致它們的恒星形成過程發生改變。"Rudnick說。「雖然恒星形成可能會暫時增加，但幾乎在所有情況下，最終都會導致恒星形成的減少。」
這種現象在天文學上被稱為 「星系熄滅」，它意味著星系的活動從藍色變為紅色，從年輕變為老化，從富有變為貧瘠。星系熄滅是一個普遍的過程，它影響了宇宙中的大多數星系，包括我們所在的銀河系。銀河系目前正處於一個相對平靜的狀態，它的恒星形成率大約是每年一顆太陽品質的恒星，而在它的早期，這個數位可能是每年幾百顆。銀河系的未來也不太樂觀，它將在大約50億年後與仙女座星系團中的另一個大型星系——仙女座A星系發生碰撞，這將導致它的瓦斯被擾動和消耗，恒星形成被激發和抑制。
天文學家希望透過模擬宇宙之網中的星系熄滅，能夠揭示這一過程的物理機制和時間尺度，以及它對宇宙的化學和光學特性的影響。他們的模擬將考慮多種可能的因素，包括星系的品質、形狀、速度、方向、距離、溫度、密度、金屬豐度等，以及宇宙之網的拓撲結構、演化歷史、暗物質分布等。他們的模擬將使用堪薩斯大學的超級電腦，每秒鐘進行數萬億次的運算，以模擬宇宙之網中的數百萬個星系的演化。
"我們的模擬將是目前最詳細和最完整的宇宙之網模擬之一，它將能夠解釋我們的觀測數據，並預測未來的觀測結果。"Rudnick說。「我們的模擬將有助於我們理解宇宙之網是如何影響星系的演化的，以及星系的演化又是如何影響宇宙之網的。」
魯德尼克和他的團隊的研究不僅對於天文學家，也對於普通人來說都是非常有意義的。它可以讓我們更好地認識我們所生活的宇宙，以及我們所屬的星系。宇宙之網是一個巨大的舞台，星系是上面的演員，它們在不同的環境中展現出不同的風采。我們的銀河系也是其中的一員，它在宇宙之網中經歷了無數的變化。
