Codex च्या साहाय्याने कृष्णविवरांचे नवीन सिम्युलेशन्स तयार करणे
एक संगणकीय खगोलभौतिकशास्त्रज्ञ कृष्णविवराची पहिली हलती प्रतिमा तयार करण्यासाठी काम करत असताना ज्ञात विश्वाच्या कडांचा शोध घेत आहे.
“ही साधने आपण ज्या प्रकारे विज्ञान करतो, त्यात अत्यंत मूलभूत बदल घडवून आणत आहेत.”
विश्वाच्या कडांचा अभ्यास
कृष्णविवरे आपल्या विश्वाच्या सीमेवर अस्तित्वात आहेत आणि खगोलशास्त्रज्ञांसाठी त्यांचा अभ्यास करणे आव्हानात्मक असते. ती स्वतः कोणताही प्रकाश उत्सर्जित करत नाहीत आणि अत्यंत दूर असल्यामुळे त्यांचे थेट निरीक्षण करणे शक्य नसते—त्यांना पाहण्यासाठी पृथ्वीच्या आकाराएवढ्या मोठ्या दुर्बिणीची आवश्यकता भासेल—तसेच, त्यांच्याशी संबंधित भौतिकशास्त्राचे नियम आपल्या सध्याच्या ज्ञानाशी नेहमीच जुळतात असे नाही.
संगणकीय खगोलभौतिकशास्त्रज्ञ Chi-kwan “CK” Chan यांच्यासाठी यापैकी काहीही नवीन नाही. ॲरिझोना विद्यापीठातील प्राध्यापक CK 20 वर्षांहून अधिक काळ कृष्णविवरांचा अभ्यास करत आहेत. 2019 मध्ये, ते Event Horizon Telescope सहकार्याचा भाग होते, ज्याने कृष्णविवराची पहिली प्रतिमा तयार केली. या वर्षी, नॅशनल सायन्स फाउंडेशन(नवीन विंडोमध्ये उघडेल)च्या पाठिंब्याने, ते आणखी महत्त्वाकांक्षी ध्येय साधत आहेत: कृष्णविवराची पहिली हलती प्रतिमा तयार करणे.
CK Kitt Peak National Observatory येथील Arizona Radio Observatory 12m रेडिओ दुर्बिणीतून डेटा संकलित करते.
"कृष्णविवरे (ब्लॅक होल्स) ही मुळात केवळ सिद्धांतावर आधारित होती. त्यामुळेच, त्यांचे निरीक्षण करणे शक्य होणे ही अत्यंत रोमांचक बाब आहे.” —Chi-kwan “CK” Chan
काय कमी आहे हे समजून घेण्यासाठी अधिक चांगले मॉडेल तयार करणे आवश्यक आहे: म्हणजेच, अत्यंत प्रतिकूल परिस्थितीत पदार्थ कसे वर्तन करतो याचे वर्णन करणारी गणितीय अंदाजे समीकरणे. परंतु ही समीकरणे प्रचंड गुंतागुंतीची आहेत. अगदी मोठ्या सुपरकॉम्प्युटरनाही ती सोडवताना अडचण येते आणि नवीन पद्धती विकसित करण्यासाठी अनेक वर्षांचे काम लागू शकते. त्यामुळे, या प्रक्रियेला गती देण्यासाठी CK ने Codex ची मदत घेतली.
“दहा नवीन अंदाजित उत्तरे शोधायला मला दहा दिवस लागले असते. 'Codex च्या मदतीने हे काम काही मिनिटांतच होऊ शकते.”
CK त्यांच्या विद्यार्थ्यांनी पुनरावलोकन करावे म्हणून एक अनुमान लिहून दाखवत आहेत.
CK ॲरिझोना विद्यापीठातील विद्यार्थ्यांसोबत गटचर्चेचे नेतृत्व करतात.
CK कडून हस्तलिखित गणिती अनुमान.
नवे तंत्रज्ञान, नवे दृष्टिकोन
कृष्णविवरे पृथ्वीपासून खूप दूर असल्यामुळे, त्यांच्यात पडणाऱ्या प्लाझ्माचे मोजमाप करणे हाच त्यांचा अभ्यास करण्याचा एकमेव मार्ग आहे. CK प्लाझ्माचे सिम्युलेशन तयार करतात आणि नंतर त्याची तुलना दुर्बिणींवरून गोळा केलेल्या निरीक्षणात्मक माहितीशी करतात. “मात्र, ही सिम्युलेशन्स अपुरी पडतात,” असे CK म्हणतात. “जेव्हा आपण सिम्युलेशनची निरीक्षणाशी तुलना करतो, तेव्हा आपल्या लक्षात येते की कृष्णविवरांभोवतीच्या प्लाझ्माची घनता खूप कमी असते, त्यामुळे आपण प्लाझ्माला द्रवरूप समजू शकत नाही.” CK यांना त्यांचे अचूक सिम्युलेशन करण्याचा एकमेव मार्ग म्हणजे प्रत्येक इलेक्ट्रॉन आणि आयनचा मागोवा घेणे. “आणि ही संगणकीयदृष्ट्या एक अवघड समस्या आहे.”
स्वतः लिहिलेल्या 'एजंट स्किल'ची (agent skill) अंमलबजावणी करून जलद आणि अधिक स्थिर सिम्युलेशन्स तयार करण्यास मदत करणारे नवीन संख्यात्मक अल्गोरिदम्स शोधण्यासाठी CK Codex चा वापर करतात. "Codex च्या मदतीने आम्ही आता नवीन 'कोऑर्डिनेट ट्रान्सफॉर्मेशन्स' आणि अल्गोरिदम्स स्वयंचलितपणे शोधू शकतो, ज्यामुळे या गणनांचा वेग १००० पटींनी वाढू शकतो. यामुळे आम्हाला अशी सिम्युलेशन्स करणे शक्य झाले आहे जी पूर्वी करणे शक्य नव्हते."
CK ला अजूनही Codex ने तयार केलेल्या प्रत्येक अंदाजाची अंमलबजावणी करून त्याची पडताळणी करावी लागते, परंतु या दृष्टिकोनामुळे त्याच्या कार्यप्रवाहाला गती मिळाली आहे आणि त्याला आपला अधिक वेळ संशोधनावर केंद्रित करता येतो. (कृष्णविवरे आणि CK यांच्या कार्यामागील विज्ञानाबद्दल अधिक जाणून घ्या.)
“खूप काळापर्यंत, आपल्या समस्या सोडवण्यासाठी खगोलशास्त्रज्ञ आणि शास्त्रज्ञांना उत्तम डेव्हलपर्स असणे आवश्यक होते. AI मुळे आपल्याला कोडिंगऐवजी पुन्हा वैज्ञानिक प्रश्नांवर लक्ष केंद्रित करणे शक्य झाले आहे.”
Kitt Peak Arizona Radio Observatory मधील 12-मीटरचा रेडिओ टेलिस्कोप हा 'Event Horizon Telescope' नेटवर्कमधील अकरा वेधशाळांपैकी एक आहे.
Codex, CK ला वैज्ञानिक कोडचे पुनरावलोकन करण्यास आणि सांख्यिकी व संख्यात्मक पद्धतींचा वापर करून त्यातील चुका शोधण्यास मदत करते, ज्यामुळे त्याला अधिक विश्वसनीय निष्कर्ष मिळवणे शक्य होते.
CK ॲरिझोना रेडिओ ऑब्झर्व्हेटरी 12m रेडिओ दुर्बिणीच्या नियंत्रण कक्षात.
शोधाचे भविष्य
CK आणि vent Horizon Telescope टीम सध्या कृष्णविवरांविषयी माहिती गोळा करत आहेत; २०२७ मध्ये कधीतरी पहिली चलचित्र प्रतिमा प्रसिद्ध करण्याची त्यांना आशा आहे. यातून आपल्याला काय शिकायला मिळेल याबद्दल सीके खूप उत्सुक आहेत. ते म्हणतात, “जर आपण कृष्णविवराचा हा पहिला व्हिडिओ यशस्वीपणे चित्रित केला, तर त्यामुळे क्षितिज-स्तरीय, काल-क्षेत्रातील कृष्णविवर खगोलभौतिकशास्त्राचे एक नवीन पर्व सुरू होईल.” “यामुळे आपल्याला विश्वातील काही अत्यंत टोकाच्या वातावरणात प्लाझ्मा कसा वागतो याचा अभ्यास करता येईल”
“जर तुम्हाला तुमच्या आसपासच्या जगाबद्दल कुतूहल असेल, तर तुम्ही सतत नवीन उत्तरे शोधत राहाल. आणि अशाच प्रकारे आपण शिकतो; अशाच प्रकारे आपण आपले तंत्रज्ञान आणि आपली संस्कृती प्रगत करतो.” —Chi-kwan “CK” Chan
CK सोबत Ram, Nayera आणि Hayden, ॲरिझोना विद्यापीठातील त्यांचे तीन विद्यार्थी, जे कृष्णविवर डेटाच्या विश्लेषणावर आणि नवीन सिम्युलेशन्स तयार करण्यावरही काम करतात.
"मी हाँगकाँगमध्ये एका सामान्य कुटुंबातून आलो आहे. त्यामुळे, कृष्णविवरांच्या संशोधनाच्या आघाडीवर काम अत्याधुनिक संधी मिळणे, हे मी माझे प्रचंड भाग्य समजतो." —Chi-kwan “CK” Chan
“मानव हे शोधक आहेत. आणि खगोलशास्त्र हे संशोधनातील आपले सर्वोच्च अत्याधुनिक आहे. त्यामुळे, मानवी ज्ञान विश्वाच्या सीमेपर्यंत पोहोचवण्याचा हा एक मार्ग आहे.”