Paglikha ng mga bagong simulation ng mga black hole gamit ang Codex
Sinisiyasat ng isang computational astrophysicist ang mga hangganan ng kilalang uniberso habang binubuo niya ang unang gumagalaw na larawan ng black hole.
“Binabago ng mga tool na ito kung paano tayo gumagawa ng agham sa napakapundamental na paraan.”
Pag-aaral sa gilid ng uniberso
Umiiral ang mga black hole sa gilid ng ating uniberso at mahirap pag-aralan ng mga astronomer ang mga celestial object na ito. Hindi sila naglalabas ng liwanag, hindi sila direktang makukunan dahil napakalayo nila—kakailanganin mo ng teleskopyong kasinglaki ng daigdig para makita ang isa—at ang physics na namamahala sa kanila ay hindi palaging tumutugma sa kasalukuyan nating pagkaunawa.
Hindi na bago ang alinman dito para sa computational astrophysicist na si Chi-kwan “CK” Chan. Si CK, isang propesor sa University of Arizona, ay mahigit 20 taon nang nag-aaral ng mga black hole. Noong 2019, bahagi siya ng kolaborasyon ng Event Horizon Telescope na gumawa ng unang larawan ng isang black hole. Ngayong taon, sa suporta ng National Science Foundation(magbubukas sa bagong window), hinahabol nila ang mas ambisyosong layunin: ang paglikha ng unang gumagalaw na larawan ng isang black hole.
Nangangalap si CK ng datos mula sa 12m radio telescope ng Arizona Radio Observatory sa Kitt Peak National Observatory.
“Ang mga black hole ay orihinal na nakabatay sa teorya. Kaya sobrang nakaka-excite na naoobserbahan na natin ang mga ito.” —Chi-kwan “CK” Chan
Ang pag-unawa sa kulang ay nangangailangan ng pagbuo ng mas mahuhusay na modelo: mga mathematical approximation na naglalarawan kung paano kumikilos ang matter sa ilalim ng matitinding kondisyon. Ngunit napakakomplikado ng mga equation na ito. Kahit ang pinakamalalaking supercomputer ay nahihirapang lutasin ang mga ito, at maaaring abutin ng maraming taon ng trabaho ang pagbuo ng mga bagong paraan. Kaya bumaling si CK sa Codex para tumulong na pabilisin ang prosesong ito.
“Aabutin ako ng sampung araw para makabuo ng sampung bagong approximation. Sa Codex, magagawa ito sa loob ng ilang minuto.”
Isinusulat ni CK ang isang approximation para repasuhin ng kanyang mga estudyante.
Pinangungunahan ni CK ang isang talakayan ng grupo para sa kanyang mga estudyante sa University of Arizona.
Isang sulat-kamay na mathematical approximation mula kay CK.
Bagong teknolohiya, mga bagong paraan
Dahil napakalayo ng mga black hole mula sa daigdig, ang tanging paraan para pag-aralan ang mga ito ay sa pamamagitan ng pagsukat sa plasma na nahuhulog sa kanila. Gumagawa si CK ng mga simulation ng plasma at pagkatapos ay ikinukumpara iyon sa observational data na nakalap sa mga teleskopyo. “Gayunpaman, may kakulangan ang mga simulation,” sabi ni CK. “Kapag ikinumpara namin ang simulation sa obserbasyon, napagtatanto naming napakababa ng density ng plasma sa paligid ng mga black hole, kaya hindi talaga namin ma-approximate ang plasma bilang fluid.” Ang tanging paraan para ma-simulate ni CK ang mga ito nang tama ay ang pagsubaybay sa bawat electron at ion. “At iyon ay isang problemang computationally intractable.”
Ginagamit ni CK ang Codex para maghanap ng mga bagong numerical algorithm na makatutulong sa kanya na lumikha ng mas mabilis at mas matatag na mga simulation sa pamamagitan ng pagpapatupad ng agent skill na isinulat niya. “Sa Codex, kaya na naming awtomatikong tumuklas ng mga bagong coordinate transformation at algorithm na makapagpapabilis sa mga kalkulasyong ito nang 1000 beses. Pinahihintulutan kami nitong gumawa ng mga simulation na dati ay hindi posible.”
Kailangan pa ring ipatupad at beripikahin ni CK ang bawat approximation na nililikha ng Codex, ngunit pinabilis ng paraang ito ang kanyang workflow at hinahayaan siyang maglaan ng mas maraming oras sa pananaliksik. (Mas palalimin ang kaalaman sa agham sa likod ng mga black hole at sa gawain ni CK.)
“Sa napakahabang panahon, kailangang maging mahuhusay na developer ang mga astronomer at scientist para malutas ang aming mga problema. Hinahayaan kami ng AI na muling magpokus sa mga tanong sa agham sa halip na sa bahagi ng coding.”
Ang 12m radio telescope ng Kitt Peak Arizona Radio Observatory ay isa sa labing-isang obserbatoryo sa network ng Event Horizon Telescope.
Tinutulungan ng Codex si CK na repasuhin ang scientific code at mahuli ang mga pagkakamali sa statistics at numerical methods, na tumutulong sa kanya na makagawa ng mas maaasahang mga resulta.
Si CK sa loob ng control room ng 12m radio telescope ng Arizona Radio Observatory.
Ang hinaharap ng pagtuklas
Kasalukuyang nangangalap ng datos tungkol sa mga black hole si CK at ang team ng Event Horizon Telescope; umaasa silang mailalabas ang unang gumagalaw na larawan sa 2027. Nasasabik si CK sa maaari niyang matutuhan. “Kung matagumpay naming makukunan ang unang video na ito ng isang black hole, magbubukas ito ng bagong panahon ng horizon-scale, time-domain, black hole astrophysics,” sabi niya. “Papayagan tayo nitong pag-aralan kung paano kumikilos ang plasma sa ilan sa pinakamatitinding kapaligiran sa uniberso.”
“Kung mausisa ka tungkol sa mundong nakapaligid sa iyo, patuloy ka lang na maghahanap ng mga bagong sagot. At ganoon tayo natututo. Ganoon natin pinapaunlad ang ating teknolohiya, pinapaunlad ang ating sibilisasyon.” —Chi-kwan “CK” Chan
Si CK kasama sina Ram, Nayera, at Hayden, tatlo sa kanyang mga estudyante mula sa University of Arizona na nagtatrabaho rin sa pagsusuri ng datos ng black hole at paggawa ng mga bagong simulation.
“Galing ako sa isang karaniwang pamilya sa Hong Kong. Kaya pakiramdam ko napakaswerte kong makapagtrabaho sa pinakahangganan ng pananaliksik sa black hole.” —Chi-kwan “CK” Chan
“Ang mga tao ay mga manlalakbay sa pagtuklas. At ang astronomiya ang pinakadulong hangganan natin sa pagtuklas. Kaya isa itong paraan para maabot ng kaalaman ng tao ang gilid ng uniberso.”