Codex کے ساتھ بلیک ہولز کی نئی simulations بنانا
ایک کمپیوٹیشنل فلکی طبیعیات دان معلوم کائنات کے کناروں کو کھوج رہا ہے، جب وہ بلیک ہول کی پہلی متحرک تصویر بنانے پر کام کر رہا ہے.
“یہ اوزار سائنس کرنے کے ہمارے طریقے کو نہایت بنیادی انداز میں بدل رہے ہیں.”
کائنات کے کنارے کا مطالعہ
بلیک ہولز ہماری کائنات کے کنارے پر موجود ہیں اور فلکیات دانوں کے لیے مطالعہ کرنے کو مشکل اجرامِ فلکی ہیں. وہ روشنی خارج نہیں کرتے، انہیں براہِ راست قید نہیں کیا جا سکتا کیونکہ وہ اتنے دور ہیں—ایک کو دیکھنے کے لیے آپ کو زمین کے حجم کا ٹیلی اسکوپ چاہیے ہوگا—اور ان پر حاکم طبیعیات ہمیشہ ہماری موجودہ سمجھ سے میل نہیں کھاتی.
یہ سب کمپیوٹیشنل فلکی طبیعیات دان Chi-kwan “CK” Chan کے لیے کوئی نئی بات نہیں. CK، یونیورسٹی آف ایریزونا کے پروفیسر، 20 سال سے زیادہ عرصے سے بلیک ہولز کا مطالعہ کر رہے ہیں. 2019 میں، وہ ایونٹ ہورائزن ٹیلی اسکوپ تعاون کا حصہ تھے جس نے بلیک ہول کی پہلی تصویر تیار کی. اس سال، نیشنل سائنس فاؤنڈیشن(نئی ونڈو میں کھلتا ہے) کی حمایت سے، وہ ایک اور بھی زیادہ پرعزم ہدف کا تعاقب کر رہے ہیں: بلیک ہول کی پہلی متحرک تصویر بنانا.
CK Kitt Peak نیشنل آبزرویٹری میں ایریزونا ریڈیو آبزرویٹری کے 12m ریڈیو ٹیلی اسکوپ سے ڈیٹا جمع کرتے ہیں.
“بلیک ہولز اصل میں نظریے پر مبنی تھے. اس لیے یہ بے حد پرجوش بات ہے کہ ہم انہیں observe کر پا رہے ہیں.” —Chi-kwan “CK” Chan
یہ سمجھنے کے لیے کہ کیا کمی ہے، بہتر ماڈلز بنانا ضروری ہے: ایسی ریاضیاتی تقاریب جو بیان کرتی ہیں کہ شدید حالات میں مادہ کیسے برتاؤ کرتا ہے. لیکن یہ مساوات بے حد پیچیدہ ہیں. سب سے بڑے supercomputers بھی انہیں حل کرنے میں مشکل محسوس کرتے ہیں، اور نئے طریقے تیار کرنے میں برسوں کی محنت لگ سکتی ہے. اس لیے CK نے اس عمل کو تیز کرنے میں مدد کے لیے Codex کا رخ کیا.
“دس نئی تقاریب بنانے میں مجھے دس دن لگتے. Codex کے ساتھ یہ منٹوں میں ہو سکتا ہے.”
CK اپنے طلبہ کے جائزے کے لیے ایک تقریب لکھ رہے ہیں.
CK یونیورسٹی آف ایریزونا میں اپنے طلبہ کے لیے ایک گروہی گفتگو کی قیادت کر رہے ہیں.
CK کی طرف سے ہاتھ سے لکھی ایک ریاضیاتی تقریب.
نئی ٹیکنالوجی، نئے طریقے
چونکہ بلیک ہولز زمین سے بہت دور موجود ہیں، انہیں مطالعہ کرنے کا واحد طریقہ اس پلازما کی پیمائش ہے جو ان میں گرتا ہے. CK پلازما کی simulations بناتے ہیں اور پھر انہیں ٹیلی اسکوپس پر جمع کیے گئے مشاہداتی ڈیٹا سے ملاتے ہیں. “تاہم، simulations ناکافی رہ جاتی ہیں،” CK کہتے ہیں. “جب ہم simulation کا مشاہدے سے موازنہ کرتے ہیں، تو ہمیں معلوم ہوتا ہے کہ بلیک ہولز کے اردگرد پلازما کی کثافت بہت کم ہے، اس لیے ہم پلازما کو واقعی سیال کے طور پر تقریباً بیان نہیں کر سکتے.” CK کے لیے انہیں درست طور پر simulate کرنے کا واحد طریقہ انفرادی الیکٹرانوں اور آئنوں کی پیروی کرنا ہے. “اور یہ محاسباتی طور پر ناقابلِ حل مسئلہ ہے.”
CK اپنے لکھے ہوئے ایک ایجنٹ skill کو نافذ کر کے نئے عددی الگورتھمز تلاش کرنے کے لیے Codex استعمال کرتے ہیں، جو انہیں تیز تر اور زیادہ مستحکم simulations بنانے میں مدد دے سکتے ہیں. “Codex کے ساتھ اب ہم خودکار طور پر نئی coordinate transformations اور الگورتھمز دریافت کر سکتے ہیں جو ان حسابات کو 1000 گنا تیز کر سکتے ہیں. یہ ہمیں ایسی simulations کرنے دیتا ہے جو پہلے ممکن نہیں تھیں.”
CK کو Codex کی بنائی ہر تقریب کو اب بھی نافذ اور تصدیق کرنا پڑتا ہے، لیکن اس طریقے نے ان کے workflow کو تیز کیا ہے اور انہیں تحقیق پر زیادہ وقت دینے دیتا ہے. (بلیک ہولز اور CK کے کام کے پیچھے سائنس کی گہرائی میں جائیں.)
“بہت طویل عرصے تک، فلکیات دانوں اور سائنس دانوں کو اپنے مسائل حل کرنے کے لیے بہترین developers ہونا پڑتا تھا. AI ہمیں coding والے حصے کے بجائے دوبارہ سائنسی سوالات پر توجہ دینے دیتی ہے.”
Kitt Peak ایریزونا ریڈیو آبزرویٹری کا 12m ریڈیو ٹیلی اسکوپ ایونٹ ہورائزن ٹیلی اسکوپ نیٹ ورک کی گیارہ رصدگاہوں میں سے ایک ہے.
Codex CK کو سائنسی code کا جائزہ لینے اور statistics و numerical methods میں غلطیاں پکڑنے میں مدد دیتا ہے، جس سے وہ زیادہ قابلِ اعتماد نتائج پیدا کرتے ہیں.
CK ایریزونا ریڈیو آبزرویٹری کے 12m ریڈیو ٹیلی اسکوپ کے کنٹرول روم کے اندر.
دریافت کا مستقبل
CK اور ایونٹ ہورائزن ٹیلی اسکوپ ٹیم اس وقت بلیک ہولز پر ڈیٹا جمع کر رہی ہے؛ انہیں امید ہے کہ 2027 میں کسی وقت پہلی متحرک تصویر جاری کریں گے. CK اس بات پر پرجوش ہیں کہ وہ کیا سیکھ سکتے ہیں. “اگر ہم بلیک ہول کی یہ پہلی ویڈیو کامیابی سے قید کر لیتے ہیں، تو یہ horizon-scale، time-domain، بلیک ہول فلکی طبیعیات کا ایک نیا دور کھول دے گی،” وہ کہتے ہیں. “یہ ہمیں یہ مطالعہ کرنے دے گی کہ کائنات کے کچھ انتہائی شدید ماحولوں میں پلازما کیسے برتاؤ کرتا ہے.”
“اگر آپ اپنے اردگرد کی دنیا کے بارے میں متجسس ہیں، تو آپ بس نئے جواب تلاش کرتے رہیں گے. اور ہم اسی طرح سیکھتے ہیں. اسی طرح ہم اپنی ٹیکنالوجی کو آگے بڑھاتے ہیں، اپنی تہذیب کو آگے بڑھاتے ہیں.” —Chi-kwan “CK” Chan
CK، Ram، Nayera، اور Hayden کے ساتھ، جو یونیورسٹی آف ایریزونا کے ان کے تین طلبہ ہیں اور بلیک ہول ڈیٹا کے تجزیے اور نئی simulations بنانے پر بھی کام کرتے ہیں.
“میں ہانگ کانگ کے ایک عوامی گھرانے سے ہوں. اس لیے مجھے بس بے حد خوش قسمتی محسوس ہوتی ہے کہ میں بلیک ہول تحقیق کے محاذ پر کام کر پا رہا ہوں.” —Chi-kwan “CK” Chan
“انسان متلاشی ہیں. اور فلکیات تلاش میں ہماری آخری سرحد ہے. تو یہ انسانی علم کے لیے کائنات کے کنارے تک پہنچنے کا ایک طریقہ ہے.”