кто моделирует столкновение черных дыр?

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

Ответить
Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32831
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

кто моделирует столкновение черных дыр?

Номер сообщения:#1   morozov » Вс авг 25, 2019 20:56

NASA Simulates Two Supermassive Black Holes Spiraling Toward a Collision

Физику, управляющую сверхмассивными черными дырами, трудно понять даже ученым, которые посвящают свою жизнь изучению таких объектов. Когда вы добавляете вторую черную дыру, все становится еще сложнее. Ученым никогда не удавалось наблюдать столкновение двух черных дыр, но новая симуляция от Центра космических полетов имени Годдарда НАСА могла бы дать некоторую ясность в отношении рассматриваемой физики.

На данный момент хорошо известно, что крупные галактики имеют сверхмассивные черные дыры в центре. Мы также знаем, что галактики во вселенной регулярно сливаются. Тем не менее, мы видим очень мало галактик с двумя гигантскими черными дырами в центре. Те, кого мы видим, не настолько близки, чтобы их гравитационные поля взаимодействовали, что затрудняет идентификацию сливающихся черных дыр только от света - мы не знаем, что искать, но новая симуляция Годдарда может помочь.

Гравитационные волны от слияния меньших черных дыр были подтверждены такими приборами, как Лазерная интерферометр Национального научного фонда, гравитационно-волновая обсерватория (LIGO). Слияние сверхмассивной черной дыры будет гораздо более отдаленным, поэтому мы не можем полагаться на гравитационные волны, чтобы точно их определить. Земля слишком шумная, чтобы уловить сигнал. Мы кое-что знаем об эмиссии газовых орбитальных сверхмассивных черных дыр, и именно на этом исследователи Годдарда сосредоточили свое внимание.

Сверхмассивные черные дыры должны вытягивать облака перегретого газа вместе с ними, когда они сливаются, и еще больше газа окажется вокруг черной дыры, если две галактики сливаются. Исследователи смоделировали две сверхмассивные черные дыры, вращающиеся вокруг друг друга три раза, чтобы определить, как этот газ будет вести себя незадолго до столкновения. Они обнаружили, что на этой стадии процесса будут преобладать интенсивные выбросы ультрафиолетовых и рентгеновских лучей из газа в трех разных регионах. Было бы более прохладное газовое кольцо вокруг пары черных дыр, а также более мелкие, более горячие диски, окружающие каждую отдельную особенность. Поток газа также будет подавать меньшие диски из окружающего гало.

Когда материя попадает в черные дыры, симуляция предсказывает, что ультрафиолетовый свет будет взаимодействовать с короной черной дыры, создавая более высокие рентгеновские излучения. С более низкой скоростью ультрафиолетовый свет будет тусклым. Ученые ожидают, что рентгеновское излучение пары сливающихся черных дыр будет значительно ярче, чем любой из них может произвести сам.

Суперкомпьютеру Blue Waters потребовалось 46 дней, чтобы создать симуляцию с 9600 ядрами процессора, и она даже не завершена. НАСА не пыталось смоделировать центр тяжести между двумя орбитальными массами. Это просто черный круг в анимации. Там еще есть чему поучиться.

Теперь прочитайте: Астрономы открывают крошечную галактику, скрывающую монстра в черной дыре, материя, падающая в черную дыру, разогнанную со скоростью света 30 процентов, и физики, возможно, обнаружили остатки черных дыр в другой вселенной
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32831
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: кто моделирует столкновение черных дыр?

Номер сообщения:#2   morozov » Вс авг 25, 2019 21:02

When Black Holes Collide

Одним из самых катастрофических событий, происходящих в космосе, является столкновение двух черных дыр. Черные дыры, образовавшиеся в результате смертельного коллапса массивных звезд, невероятно компактны: человек, стоящий рядом с черной дырой звездной массы, почувствует гравитацию примерно в триллион раз сильнее, чем на Земле. Когда два объекта этой чрезвычайной плотности объединяются и сливаются, что является довольно распространенным явлением в космосе, они излучают больше энергии, чем все звезды во вселенной.

«Представьте себе, что вы берете 30 солнц и упаковываете их в область размером с Гавайи. Затем возьмите два таких объекта и ускорьте их до половины скорости света и заставьте их сталкиваться. Это одно из самых жестоких событий в природе», - говорит Виджай Варма. , аспирант в Калифорнийском технологическом институте.

В новом исследовании, опубликованном в выпуске журнала «Physical Review Letters» от 11 января, Варма и его коллеги сообщают о наиболее точной компьютерной модели из конечной стадии слияния черных дыр, периода, когда образовалась новая, более массивная черная дыра. Модель, которой помогали суперкомпьютеры и машинное обучение, или инструменты искусственного интеллекта (ИИ), в конечном итоге поможет физикам выполнить более точные тесты общей теории относительности Эйнштейна.

«Мы можем предсказать, что останется после слияния чёрной дыры - свойства окончательной чёрной дыры, такие как ее вращение и масса, - с точностью в 10-100 раз лучше, чем было возможно раньше», - говорит соавтор Davide Gerosa, постдокторант Эйнштейна. Научный сотрудник по теоретической астрофизике в Калифорнийском технологическом институте. «Это важно, потому что тесты общей теории относительности зависят от того, насколько хорошо мы можем предсказать конечные состояния слияния черных дыр».

Исследование связано с большими усилиями по изучению черных дыр с помощью LIGO, лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории, которая вошла в историю в 2015 году, впервые осуществив прямое обнаружение гравитационных волн, излучаемых слиянием черных дыр. С тех пор LIGO обнаружил девять дополнительных слияний с черными дырами. Гравитационные волны - это пульсации в пространстве и времени, впервые предсказанные Эйнштейном более 100 лет назад. Сама гравитация, согласно общей теории относительности, является деформацией ткани пространства-времени. Когда массивные объекты, такие как черные дыры, ускоряются в пространстве-времени, они генерируют гравитационные волны.

Одна из целей LIGO и тысяч ученых, анализирующих ее данные, состоит в том, чтобы лучше понять физику столкновений черных дыр - и использовать эти данные, в свою очередь, чтобы оценить, сохраняется ли общая теория относительности Эйнштейна в этих экстремальных условиях. Разрушение теории может открыть двери для новых типов физики, которые еще не были придуманы.

Но создание моделей колоссальных событий, таких как столкновения с черными дырами, оказалось сложной задачей. Поскольку сталкивающиеся черные дыры становятся очень близко друг к другу, всего за несколько секунд до окончательного слияния, их гравитационные поля и скорости становятся экстремальными, и математика становится слишком сложной для стандартных аналитических подходов.

«Когда дело доходит до моделирования этих источников, можно использовать бумажный подход для решения уравнений Эйнштейна на ранних стадиях слияния, когда черные дыры движутся навстречу друг другу», - говорит Варма. «Тем не менее, эти схемы разрушаются вблизи слияния. Моделирование с использованием уравнений общей теории относительности является единственным средством точного прогнозирования результатов процесса слияния».

Вот где помогают суперкомпьютеры. Команда воспользовалась почти 900 имитациями слияния чёрных дыр, которые ранее выполнялись группой Simulation eXtreme Spacetimes (SXS) с использованием суперкомпьютера Wheeler в Caltech (при поддержке Фонда Шермана Фэрчайлда) и суперкомпьютера Blue Waters в Национальном центре суперкомпьютерных приложений (NCSA). ) в университете штата Иллинойс в Урбана-Шампейн. Моделирование заняло 20000 часов вычислительного времени. Новая программа или алгоритм машинного обучения ученых Caltech извлекла уроки из моделирования и помогла создать окончательную модель.

«Теперь, когда мы создали новую модель, вам не нужно тратить месяцы, - говорит Варма. «Новая модель может дать вам ответы о конечном состоянии слияний за миллисекунды».

Исследователи говорят, что их модель будет иметь особое значение через несколько лет, поскольку LIGO и другие детекторы гравитационных волн следующего поколения становятся все более точными в своих измерениях. «В течение следующих нескольких лет детекторы гравитационных волн будут иметь меньше шума», - говорит Героса. «Текущие модели окончательных свойств черной дыры не будут достаточно точными на этом этапе, и в этом наша новая модель действительно может помочь».

Исследование «Physical Review Letters» под названием «Высокоточные прогнозы массы, вращения и отдачи общих остатков слияния черных дыр» финансировалось Фондом Шермана Фэйрчайлда, Национальным научным фондом, НАСА, Фондом Бринсона и Калифорнийским технологическим институтом. Другие авторы включают выпускника Leo Stein (BS '06) из Университета Миссисипи и бывшего научного сотрудника в Калифорнийском технологическом институте; Франсуа Эбер, докторская диссертация в Калифорнийском технологическом институте; Хао Чжан из Университета Пенсильвании и бывший научный сотрудник Летнего бакалавриата (SURF) в Калифорнийском технологическом институте.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32831
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: кто моделирует столкновение черных дыр?

Номер сообщения:#3   morozov » Вс авг 25, 2019 22:29

Изображение
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
Кисантий
Сообщения: 6578
Зарегистрирован: Ср ноя 04, 2009 18:57

Re: кто моделирует столкновение черных дыр?

Номер сообщения:#4   Кисантий » Вс авг 25, 2019 23:42

В Новой Зеландии кот вернулся домой после 5 лет странствий
https://news.mail.ru/society/38455851/?frommail=10
Кот это очень древнее и неприкосновенное животное. Кот спас жизнь хозяину, позвонив в 911

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 32831
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: кто моделирует столкновение черных дыр?

Номер сообщения:#5   morozov » Пн авг 26, 2019 16:57

Мораль, нельзя найти черного кота в черной дыре
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Ответить

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»