Սև խոռոչների նոր սիմուլյացիաների ստեղծում Codex-ով
Հաշվարկային աստղաֆիզիկոսը ուսումնասիրում է հայտնի տիեզերքի սահմանները՝ աշխատելով սև խոռոչի առաջին շարժական պատկերը ստեղծելու վրա։
«Այս գործիքները հիմնարար կերպով փոխում են մեր՝ գիտությամբ զբաղվելու եղանակը»։
Տիեզերքի սահմանների ուսումնասիրություն
Սև խոռոչները գոյություն ունեն մեր տիեզերքի ծայրամասերում և աստղագետների համար դրանք ուսումնասիրելը չափազանց դժվար է։ Դրանք լույս չեն արձակում, հնարավոր չէ դրանք ուղղակիորեն դիտարկել, քանի որ չափազանց հեռու են․ դրանք տեսնելու համար անհրաժեշտ կլիներ Երկրի չափսերի աստղադիտակ, և դրանց վարքը կարգավորող ֆիզիկան միշտ չէ, որ համընկնում է մեր ներկայիս գիտական պատկերացումների հետ։
Այս ամենը նորություն չէ հաշվարկային աստղաֆիզիկոս Չի-կվան «Սի-Քեյ» Չանի համար։ Սի-Քեյը՝ Արիզոնայի համալսարանի պրոֆեսոր, արդեն ավելի քան 20 տարի ուսումնասիրում է սև խոռոչները։ 2019 թվականին նա մասնակցել է Event Horizon Telescope համագործակցությանը, որը ստացավ սև խոռոչի առաջին պատկերը։ Այս տարի Ազգային գիտական հիմնադրամի(բացվում է նոր պատուհանում) աջակցությամբ, նրանք հետապնդում են էլ ավելի հավակնոտ նպատակ՝ ստեղծել սև խոռոչի առաջին շարժական պատկերը։
Սի-Քեյը տվյալներ է հավաքում Kitt Peak National Observatory-ում գտնվող Arizona Radio Observatory-ի 12 մ ռադիոաստղադիտակից։
«Սև խոռոչները սկզբում հիմնված էին տեսության վրա։ Ուստի չափազանց ոգևորիչ է, որ կարողանում ենք դիտարկել դրանք»։ Չի-կվան «Սի-Քեյ» Չան
Ինչը պակասում է հասկանալու համար անհրաժեշտ է ավելի լավ մոդելներ կառուցել՝ մաթեմատիկական մոտարկումներ, որոնք նկարագրում են, թե ինչպես է նյութը վարքագիծ դրսևորում ծայրահեղ պայմաններում։ Սակայն այս հավասարումները չափազանց բարդ են․ նույնիսկ ամենահզոր սուպերհամակարգիչները դժվարությամբ են լուծում դրանք, և նոր մոտեցումների մշակումը կարող է տարիներ տևել։ Այդ պատճառով Սի-Քեյը դիմել է Codex-ին՝ այս գործընթացը արագացնելու համար։
«Տասը նոր մոտարկում մշակելու համար ինձ տասը օր պետք կլիներ։ Codex-ի միջոցով դա կարելի է անել րոպեների ընթացքում»։
Սի-Քեյը գրում է մոտարկում, որպեսզի իր ուսանողները վերանայեն այն։
Սի-Քեյն Արիզոնայի համալսարանում իր ուսանողների համար խմբային քննարկում է վարում։
Սի-Քեյի կողմից ձեռագիր մաթեմատիկական մոտարկում։
Նոր տեխնոլոգիա, նոր մոտեցումներ
Քանի որ սև խոռոչները գտնվում են Երկրից չափազանց մեծ հեռավորության վրա, դրանք ուսումնասիրելու միակ միջոցը դրանց մեջ ընկնող պլազմայի չափումն է։ Սի-Քեյը ստեղծում է պլազմայի սիմուլյացիաներ, այնուհետև դրանք համեմատում է աստղադիտակներով ստացված դիտարկային տվյալների հետ։ «Սակայն սիմուլյացիաները բավարար չեն», ասում է Սի-Քեյը։ «Երբ համեմատում ենք սիմուլյացիան դիտարկման հետ, հասկանում ենք, որ սև խոռոչների շուրջ պլազման շատ ցածր խտություն ունի, ուստի չենք կարող այն մոտարկել որպես հեղուկ»։ Սի-Քեյի համար դրանք ճիշտ սիմուլացնելու միակ տարբերակը յուրաքանչյուր էլեկտրոնի և իոնի առանձին հետագծումը կլինի։ «Եվ դա պարզապես հաշվարկային առումով անիրագործելի խնդիր է»։
Սի-Քեյը օգտագործում է Codex-ը նոր թվային ալգորիթմներ գտնելու համար, որոնք կարող են օգնել նրան ստեղծել ավելի արագ և կայուն սիմուլյացիաներ՝ իր կողմից գրված ագենտի հմտության միջոցով։«Codex-ի շնորհիվ մենք այժմ կարողանում ենք ավտոմատ կերպով բացահայտել նոր կոորդինատային փոխակերպումներ և ալգորիթմներ, որոնք կարող են արագացնել այս հաշվարկները մինչև 1000 անգամ։ Այն մեզ հնարավորություն է տալիս իրականացնել սիմուլյացիաներ, որոնք նախկինում հնարավոր չէին»։
Սի-Քեյը դեռևս պետք է իրականացնի և ստուգի յուրաքանչյուր մոտարկում, որը ստեղծում է Codex-ը, սակայն այս մոտեցումը արագացրել է նրա աշխատանքային ընթացքը և թույլ է տալիս նրան ավելի շատ ժամանակ հատկացնել հետազոտությանը։ (Սև խոռոչների և Սի-Քեյի աշխատանքի հիմքում ընկած գիտական սկզբունքների վերաբերյալ կարդացեք ավելին։)
«Շատ երկար տարիներ աստղագետներն ու գիտնականները մեր խնդիրները լուծելու համար ստիպված էին լինել նաև գերազանց ծրագրավորողներ։ ԱԲ-ն թույլ է տալիս մեզ կոդավորման փոխարեն կենտրոնանալ հենց գիտական հարցերի վրա»։
Kitt Peak-ի Arizona Radio Observatory-ի 12 մ ռադիոաստղադիտակը Event Horizon Telescope-ի ցանցի տասնմեկ աստղադիտարաններից մեկն է։
Codex-ն օգնում է Սի-Քեյին վերանայել գիտական կոդը և հայտնաբերել վիճակագրության ու թվային մեթոդների սխալները՝ օգնելով ստանալ ավելի հուսալի արդյունքներ։
Սի-Քեյը Arizona Radio Observatory-ի 12 մ ռադիոաստղադիտակի կառավարման սենյակում։
Բացահայտումների ապագան
Սի-Քեյը և Event Horizon Telescope թիմը ներկայումս հավաքում են սև խոռոչների վերաբերյալ տվյալներ․ նրանք հույս ունեն առաջին շարժական պատկերը հրապարակել 2027 թվականին։ Սի-Քեյը ոգևորված է նրանով, թե ինչ կարող է բացահայտել այդ գործընթացը։«Եթե մեզ հաջողվի ստանալ սև խոռոչի այս առաջին տեսանյութը, դա կբացի նոր դարաշրջան՝ հորիզոնային մասշտաբի, ժամանակային տիրույթի սև խոռոչների աստղաֆիզիկայի համար», ասում է նա։ «Դա թույլ կտա մեզ ուսումնասիրել, թե ինչպես է պլազման վարքագիծ դրսևորում տիեզերքի ամենածայրահեղ միջավայրերում»։
«Եթե հետաքրքրվում եք ձեզ շրջապատող աշխարհով, շարունակելու եք նոր պատասխաններ փնտրել։ Եվ հենց այդպես ենք մենք սովորում։ Այդպես ենք առաջ տանում մեր տեխնոլոգիան և մեր քաղաքակրթությունը»։ Չի-կվան «Սի-Քեյ» Չան
Սի-Քեյը՝ Ռամի, Նայերայի և Հեյդենի հետ միասին, որոնք նրա երեք ուսանողներն են Արիզոնայի համալսարանից, նաև աշխատում են սև խոռոչների տվյալների վերլուծության և նոր սիմուլյացիաների ստեղծման վրա։
«Ես Հոնկոնգի հասարակ ընտանիքից եմ։ Այդ պատճառով ինձ անսահման բախտավոր եմ զգում, որ կարող եմ աշխատել սև խոռոչների հետազոտության առաջնագծում»։ Չի-կվան «Սի-Քեյ» Չան
«Մարդիկ հետազոտողներ են։ Իսկ աստղագիտությունը մեր ամենավերջին սահմանն է՝ հետազոտության մեջ։ Այսպիսով, սա մի ճանապարհ է, որով մարդկային գիտելիքը կարող է հասնել տիեզերքի սահմաններին»։