Bugüne kadarki en doğru kara delik birleşme simülasyonu! Bu, süper bilgisayarların ve yapay zekanın kredisidir
Evrendeki en dramatik olaylardan biri iki kara deliğin çarpışmasıdır. Kara delikler için olasılıklardan biri, büyük yıldızların ölümü ve çökmesiyle oluşur.Kara deliklerin yoğunluğu inanılmaz derecede yoğundur: yıldız kütleli bir kara deliğin yanında duran bir kişi, yeryüzündekinden daha fazla yerçekimi hissedecektir1 Trilyon kez. Bu tür yoğunluğa sahip iki nesne (uzayda oldukça yaygın olan) sarmal bir şekilde birleştirildiğinde, evrendeki tüm yıldızlardan daha fazla enerji yayarlar. Hawaii büyüklüğünde bir alana 30 güneşi sığdırdığınızı hayal edin. Sonra bu tür iki nesneyi alın, onları ışık hızının yarısına kadar hızlandırın ve çarpışmalarına izin verin. Bu, doğadaki en şiddetli olaylardan biridir. 11 Ocak 2019'da Physical Review Letters'da yayınlanan yeni bir çalışmada, Varma ve meslektaşları kara delik birleşmelerinin son aşamasının bugüne kadarki en doğru bilgisayar modelini bildirdi.
Boko Park-Science Popularization: Bu model, süper bilgisayarlar ve yapay zeka makine öğrenimi (AI) araçlarıyla destekleniyor ve sonunda fizikçilerin Einstein'ın genel görelilik teorisini daha doğru bir şekilde test etmesine yardımcı olacak. California Teknoloji Enstitüsünde teorik astrofizik alanında yardımcı yazar ve doktora sonrası araştırmacı Davide Gerosa (Davide Gerosa) şunları söyledi: Kara deliklerin birleşmesinden sonra geriye ne kalacağını tahmin edebiliriz (son kara deliğin dönüşü ve kütlesi gibi özellikleri) Doğruluk, önceden mümkün olandan 10 ila 100 kat daha yüksektir, bu da önemlidir çünkü genel görelilik testi, kara delik birleşmelerinin son durumunu ne kadar iyi tahmin edebileceğimize bağlıdır. Bu araştırma, Lazer Girişim Yerçekimi Dalgası Gözlemevi'nde LIGO tarafından yapılan daha büyük kara delik çalışmasıyla ilgilidir. LIGO, kara delik birleşmelerinden yayılan yerçekimi dalgalarını ilk kez doğrudan tespit ettiği 2015 yılında tarih yazdı.O zamandan beri, LIGO 9 kara delik birleşmesini keşfetti.
- Bu, birleşen iki kara deliği simüle eden kavramsal bir diyagramdır Her bir kara delik yaklaşık 30 güneş kütlesine sahiptir. Muhtemelen bu, yakın bir uzay aracında kara deliklerin birleşmesini gözlemleyebilirlerse görecekleri şeydi. Resim: SXS, Simüle eXtreme Uzay Zamanları (SXS) projesi (kara delikler)
Yerçekimi dalgaları, ilk olarak Einstein tarafından 100 yıldan uzun bir süre önce tahmin edilen uzay ve zamandaki dalgalanmalardır. Genel göreliliğe göre, yerçekiminin kendisi, zamanın ve uzayın yapısının çarpıtılmasıdır. Kara delikler gibi büyük nesneler uzay ve zamanda hızlandığında, yerçekimi dalgaları oluştururlar. LIGO'nun ve verilerini analiz eden binlerce bilim insanının hedeflerinden biri, kara delik çarpışmalarının fiziğini daha iyi anlamak ve bu verileri, Einstein'ın genel görelilik teorisinin bu aşırı koşullar altında hala geçerli olup olmadığını değerlendirmek için kullanmaktır. Bu teorinin çöküşü, henüz hayal edilmemiş yeni fizik türlerine kapı açabilir. Ancak kara delik çarpışması gibi büyük bir olayın modelini inşa etmek göz korkutucu bir görevdi. Birbirleriyle çarpışan kara delikler, son birleşmeden sadece birkaç saniye önce çok yaklaştıklarında, yerçekimi alanları ve hızları aşırı hale gelir ve matematik o kadar karmaşık hale gelir ki standart analiz yöntemleriyle analiz edilemez.
Bu kaynakları modellemeye gelince, birleşmenin ilk aşamasında kara delikler birlikte döndüğünde Einstein denkleminin problemini çözmek için kağıt ve kalem kullanabilirsiniz. Ancak, bu planlar birleşmeden önce başarısız oldu. Genel görelilik denklemlerini kullanan simülasyon, birleşme sürecinin sonucunu doğru bir şekilde tahmin etmenin tek yoludur. Bu süper bilgisayarın rolüdür. Ekip, yaklaşık 900 kara delik birleşmesinin simülasyonlarını kullandı. Bu simülasyonlar, Simulated Extreme Space Time (SXS) ekibi tarafından California Institute of Technology'nin Wheeler süper bilgisayarı (Sherman Fairchild Foundation tarafından desteklenmektedir) ve Illinois kullanılarak gerçekleştirildi. Urbana-Champaign Üniversitesi'ndeki Ulusal Süper Bilgisayar Uygulamaları Merkezi'nin (NCSA) Blue Waters süper bilgisayarı. Simülasyon 20.000 saatlik hesaplama süresi aldı.
California Institute of Technology bilim adamlarının yeni makine öğrenimi programları, algoritmaları, simülasyonlardan öğrenir ve nihai modeli oluşturmaya yardımcı olur. Varma şunları söyledi: Artık yeni bir model kurduğumuza göre, birkaç ay harcamanıza gerek yok, yeni model milisaniyeler içinde birleştirme son durumuna cevap verebilir. Araştırmacılar, LIGO ve diğer yeni nesil yerçekimi dalgası dedektörlerinin ölçümlerinde giderek daha doğru hale geldikçe, modelin birkaç yıl içinde özel bir öneme sahip olacağını söyledi. Gerosa şunları söyledi: Önümüzdeki birkaç yıl içinde yerçekimi dalgası dedektörlerinin gürültüsü azalacak. Nihai kara deliğin özellikleri için mevcut model o aşamada yeterince doğru değil ve bu, yeni modelin bize gerçekten yardımcı olabileceği yerdir. "Physics Review Letters" araştırmasının başlığı "Genel kara delik birleşik kalıntısının kütlesi, dönüşü ve geri tepmesinin yüksek hassasiyetli tahmini".
Boke Park-Science Popularization Referans Süreli Edebiyat: "Physics Review Letters", "arXiv"
Metin: Whitney Clavin / phys
DOI: 10.1103 / physrevlett.122.011101
Alıntı: arXiv: 1809.09125
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
