Nýjar hermanir af svartholum búnar til með Codex
Reiknistjarneðlisfræðingur kannar jaðra hins þekkta alheims á meðan hann vinnur að því að búa til fyrstu hreyfimyndina af svartholi.
„Þessi verkfæri breyta því hvernig við stundum vísindi á mjög grundvallarlegan hátt.“
Að rannsaka jaðar alheimsins
Svarthol eru til á jaðri alheimsins og eru erfið fyrir stjörnufræðinga að rannsaka. Þau gefa ekki frá sér ljós, þau eru ekki hægt að fanga beint vegna þess að þau eru svo langt í burtu — það þyrfti sjónauka á stærð við jörðina til að sjá slíkan — og eðlisfræðin sem stjórnar þeim samræmist ekki alltaf núverandi skilningi okkar.
Ekkert af þessu eru nýjungar fyrir tölvustjörnufræðinginn Chi-kwan „CK“ Chan. CK, prófessor við University of Arizona, hefur rannsakað svarthol í yfir 20 ár. Árið 2019 var hann hluti af samstarfi Event Horizon Telescope sem framleiddi fyrstu myndina af svartholi. Í ár, með stuðningi frá National Science Foundation(opnast í nýjum glugga), stefna þeir að enn metnaðarfyllra markmiði: að búa til fyrstu hreyfimyndina af svartholi.
CK safnar gögnum frá 12 metra útvarpssjónauka Arizona Radio Observatory við Kitt Peak National Observatory.
„Svarthol byggðust upphaflega á kenningum. Þess vegna er afar spennandi að við getum fylgst með þeim.“ —Chi-kwan „CK“ Chan
Til að skilja hvað vantar þarf að byggja betri líkön: stærðfræðilegar nálganir sem lýsa því hvernig efni hegðar sér við öfgakenndar aðstæður. En þessar jöfnur eru ótrúlega flóknar. Jafnvel stærstu ofurtölvur eiga erfitt með að leysa þær og þróun nýrra aðferða getur tekið margra ára vinnu. Því sneri CK sér að Codex til að hjálpa til við að hraða þessu ferli.
„Það tæki mig tíu daga að finna tíu nýjar nálganir. Með Codex er hægt að gera þetta á nokkrum mínútum.“
CK skrifar út nálgun sem nemendur hans geta farið yfir.
CK leiðir hópumræður fyrir nemendur sína við University of Arizona.
Handskrifuð stærðfræðileg nálgun frá CK.
Ný tækni, nýjar aðferðir
Þar sem svarthol eru svo langt frá jörðinni er eina leiðin til að rannsaka þau að mæla rafgasið sem fellur inn í þau. CK býr til hermanir af rafgasinu og ber þær síðan saman við athugunargögnin sem safnað er við sjónaukana. „Hermanirnar duga þó ekki til,“ segir CK. „Þegar við berum hermun saman við athugun sjáum við að rafgasið í kringum svarthol er með mjög lágan eðlismassa, svo við getum í raun ekki nálgað rafgasið sem vökva.“ Eina leiðin fyrir CK til að herma þau rétt er að fylgja einstökum rafeindum og jónum. „Og það er einfaldlega vandamál sem er óleysanlegt með útreikningum.“
CK notar Codex til að finna ný töluleg reiknirit sem geta hjálpað honum að búa til hraðari og stöðugri hermanir með því að innleiða færni fulltrúa sem hann skrifaði. „Með Codex getum við nú sjálfkrafa uppgötvað ný hnitakerfisumbreytingar og reiknirit sem geta flýtt þessum útreikningum um stuðulinn 1000. Það gerir okkur kleift að framkvæma hermanir sem voru áður ekki mögulegar.“
CK þarf enn að innleiða og sannreyna hverja nálgun sem Codex býr til, en þessi aðferð hefur flýtt vinnuferli hans og gerir honum kleift að verja meiri tíma í rannsóknirnar. (Kafaðu dýpra í vísindin á bak við svarthol og vinnu CK.)
„Í mjög langan tíma þurftu stjörnufræðingar og vísindamenn að vera framúrskarandi forritarar til að leysa vandamál okkar. Gervigreindin gerir okkur kleift að beina athyglinni aftur að vísindalegu spurningunum í stað forritunarhlutans.“
12 metra útvarpssjónauki Kitt Peak Arizona Radio Observatory er ein af ellefu stjörnustöðvum í neti Event Horizon Telescope.
Codex hjálpar CK að yfirfara vísindakóða og finna mistök í tölfræði og tölulegum aðferðum, sem hjálpar honum að ná áreiðanlegri niðurstöðum.
CK inni í stjórnrými 12 metra útvarpssjónauka Arizona Radio Observatory.
Framtíð uppgötvana
CK og teymi Event Horizon Telescope safna nú gögnum um svarthol; þau vonast til að birta fyrstu hreyfimyndina einhvern tíma árið 2027. CK er spenntur fyrir því sem hann gæti lært. „Ef okkur tekst að ná þessu fyrsta myndskeiði af svartholi mun það opna nýtt tímabil í svarthola-stjarneðlisfræði á sjóndeildarhringskvarða og í tímarúmi,“ segir hann. „Það gerir okkur kleift að rannsaka hvernig rafgas hegðar sér í sumum öfgafyllstu umhverfum alheimsins.“
„Ef þú ert forvitin(n) um heiminn í kringum þig heldurðu einfaldlega áfram að leita að nýjum svörum. Og þannig lærum við. Þannig þróum við tæknina okkar og eflum siðmenningu okkar.“ —Chi-kwan „CK“ Chan
CK með Ram, Nayeru og Hayden, þremur nemendum sínum frá University of Arizona sem vinna einnig að greiningu gagna um svarthol og gerð nýrra hermana.
„Ég kem úr alþýðufjölskyldu í Hong Kong. Þess vegna finnst mér ég ótrúlega heppinn að geta unnið á fremstu víglínu svartholarannsókna.“ —Chi-kwan „CK“ Chan
„Mennirnir eru könnuðir. Og stjörnufræðin er endanleg landamæri okkar í könnun. Þetta er því ein leið fyrir þekkingu mannkyns til að ná að jaðri alheimsins.“