2023 लेखक: Christopher Dowman | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-05-24 14:05
वैज्ञानिकों ने पहली बार बहुत अलग आकार के दो ब्लैक होल के विलय का अनुकरण किया है, जिसमें एक द्रव्यमान दूसरे से 100 गुना बड़ा है। 100:1 का यह चरम द्रव्यमान अनुपात संख्यात्मक सापेक्षता और गुरुत्वाकर्षण तरंग खगोल विज्ञान के क्षेत्र में एक बाधा को तोड़ता है।
अब तक, अत्यधिक आकार के अंतर के साथ बाइनरी ब्लैक होल के विलय का अनुकरण करने की समस्या ब्लैक-होल भौतिकी का एक अस्पष्टीकृत क्षेत्र बना हुआ था।
रोचेस्टर इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में गणितीय विज्ञान के एसोसिएट प्रोफेसर और कम्प्यूटेशनल रिलेटिविटी एंड ग्रेविटेशन सेंटर के सदस्य कार्लोस लोस्टो कहते हैं, "प्रकृति समान द्रव्यमान के ब्लैक होल से नहीं टकराती है।" "उनका द्रव्यमान अनुपात 1:3, 1:10, 1:100 या 1:1 मिलियन भी है। यह हमें यथार्थवादी खगोलभौतिकीय परिदृश्यों का अनुकरण करने और पर्यवेक्षकों को क्या देखना चाहिए और उन्हें यह बताने के लिए कि क्या देखना है, इसकी भविष्यवाणी करने के लिए एक बेहतर स्थिति में रखता है।
"क्षेत्र के नेताओं का मानना था कि 100: 1 द्रव्यमान अनुपात की समस्या को हल करने में पांच से 10 और साल लगेंगे और कम्प्यूटेशनल पावर में महत्वपूर्ण प्रगति होगी। इसे तकनीकी रूप से असंभव माना जाता था।"
"इन सिमुलेशन को हजारों प्रोसेसर पर सापेक्षता कंप्यूटर कोड के स्केलिंग और प्रदर्शन दोनों में प्रगति के द्वारा संभव बनाया गया था, और समस्या में बड़े पैमाने पर विभिन्न पैमाने पर स्वयं को अनुकूलित करने के लिए गेज स्थितियों को कैसे संशोधित किया जा सकता है, इस बारे में हमारी समझ में प्रगति" कहते हैं। योसेफ ज़्लोचोवर, गणितीय विज्ञान के सहायक प्रोफेसर और केंद्र के सदस्य।
फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशन के लिए लूस्टो और ज़्लोचोवर के निष्कर्षों की घोषणा करने वाला एक पेपर प्रस्तुत किया गया था।
ब्लैक होल के अत्यधिक विलय का वर्णन करने वाला एकमात्र पूर्व अनुकरण 1:10 द्रव्यमान अनुपात वाले परिदृश्य पर केंद्रित है। उन तकनीकों को बड़े पैमाने पर विस्तारित नहीं किया जा सका, लोस्टो ने समझाया। बड़े द्रव्यमान अनुपात को संभालने के लिए, उन्होंने और ज़्लोचोवर ने चलती पंचर दृष्टिकोण के आधार पर संख्यात्मक और विश्लेषणात्मक तकनीकों का विकास किया-एक सफलता, जिसे सेंटर फॉर कम्प्यूटेशनल रिलेटिविटी एंड ग्रेविटेशन के निदेशक मैनुएला कैम्पानेली के साथ बनाया गया, जिसने काले रंग के पहले सिमुलेशन में से एक का नेतृत्व किया। 2005 में सुपर कंप्यूटर में छेद।
इस परिदृश्य के लिए उन्नत लचीली तकनीक लोउस्टो और ज़्लोचोवर भी बाइनरी ब्लैक होल को स्पिन करने और छोटे द्रव्यमान अनुपात वाले मामलों के लिए अनुवाद करते हैं। ये विधियां वैज्ञानिकों को बड़े पैमाने पर अनुपात सीमाओं का पता लगाने और अवलोकन संबंधी प्रभावों के मॉडलिंग के तरीके देती हैं।
Lousto और Zlochover ने बड़े पैमाने पर संगणनाओं को संसाधित करने के लिए, रेंजर सुपरकंप्यूटर के घर, टेक्सास एडवांस्ड कंप्यूटर सेंटर में संसाधनों का उपयोग किया। कंप्यूटर, जिसमें 70,000 प्रोसेसर हैं, ने अब तक ब्लैक होल के सबसे चरम-द्रव्यमान-अनुपात विलय का वर्णन करते हुए सिमुलेशन को पूरा करने में लगभग तीन महीने का समय लिया।
"उनका काम आज हम जो कर सकते हैं उसकी सीमा को आगे बढ़ा रहे हैं," कैम्पानेली कहते हैं। "अब हमारे पास एक नई प्रणाली से निपटने के लिए उपकरण हैं।"
Lousto और Zlochower's जैसे सिमुलेशन भविष्य के उन्नत LIGO (लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल-वेव ऑब्जर्वेटरी) और स्पेस प्रोब LISA (लेजर इंटरफेरोमीटर स्पेस एंटीना) का उपयोग करके बड़े आकार के अंतर के साथ अवलोकन संबंधी खगोलविदों को ब्लैक होल के विलय का पता लगाने में मदद करेंगे। ब्लैक-होल विलय के सिमुलेशन बड़े पैमाने पर टकराव के हस्ताक्षरों को समझने का प्रयास करने वाले अवलोकन वैज्ञानिकों के लिए ब्लूप्रिंट या टेम्पलेट प्रदान करते हैं। ब्लैक होल के मिलने से बनी गुरुत्वाकर्षण तरंगों का अवलोकन और मापन आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत की एक प्रमुख भविष्यवाणी की पुष्टि कर सकता है।