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admin 2019-05-20 阅读:172

在世界中发作的灾难性事情之一触及两个黑洞的磕碰。由大质量恒星的丧命崩塌构成,黑洞十分紧凑-一个站在恒星质量黑洞邻近的人会感受到重力比地球上强壮一万亿倍。当这个极点密度的两个物体一同旋转并兼并时,在太空中适当遍及,它们比世界中的一切恒星辐射更多的能量。

"幻想一下将30个太阳并将它们打包成一个像夏威夷巨细的区域。然后取出两个这样的物体,将它们加快到光速的一半,使它们发作磕碰。这是自然界中最暴力的事情之一,"加州理工学院的研讨生Vijay Varma说。

"物理谈论快报"杂志的一项新研讨中,瓦玛和他的搭档报告了黑洞兼并终究阶段,最准确的核算机模型,这是一个新的,更大质量的黑洞构成的时期。该模型由超级核算机和机器学习或人工智能(AI)东西辅佐,终究将协助物理学家对爱因斯坦的广义相对论进行更准确的测验。

"咱们能够猜测黑洞兼并之后剩余的东西-终究黑洞的特点,如旋转和质量-准确度比之前提高了10到100倍,"加州理工学院理论天体物理学研讨员Davide Gerosa说。"这很重要,由于广义相对论的测验取决于咱们怎么能够猜测黑洞兼并的终究状况。"

该研讨触及运用LIGO(激光干与引力波天文台)研讨黑洞的更大尽力,该研讨经过初次直接勘探黑洞兼并发射的引力波,发明了2015年的前史。从那以后,LIGO又发现了9个黑洞兼并。引力波是空间和时刻的涟漪,是爱因斯坦100多年前初次猜测的。依据广义相对论,重力自身便是对时空结构的歪曲。当像黑洞这样的大型物体在时空中加快时,它们会发生引力波。

LIGO和数千名科学家剖析其数据的方针之一是更好地了解黑洞磕碰的物理特性-并反过来运用这些数据来评价爱因斯坦的广义相对论在这些极点条件下是否依然适用。理论的细分可能为没有幻想的新式物理学打开了大门。

可是,创立像黑洞磕碰这样的巨大事情模型已被证明是一项艰巨的使命。由于磕碰的黑洞变得十分挨近,在终究兼并前几秒钟,它们的引力场和速度变得极点,而且数学关于规范剖析办法变得太杂乱。

"当谈到对这些来历进行建模时,人们能够运用纸笔办法在兼并的前期阶段处理爱因斯坦方程,其时黑洞彼此螺旋,"Varma说。"但是,这些计划在兼并邻近溃散。运用广义相对论方程的模仿是准确猜测兼并进程成果的仅有办法。"

这便是超级核算机协助的当地。该团队运用从前由Simulating eXtreme Spacetimes(SXS)小组运转的近900个黑洞兼并模仿,运用Caltech的Wheeler超级核算机(由Sherman Fairchild Foundation支撑)和美国国家超级核算使用中心的Blue Waters超级核算机(NCSA))在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校。模仿花费了20,000小时的核算时刻。加州理工学院的科学家新的机器学习程序或算法从模仿中学习并协助创立终究模型。

"现在咱们现已建立了新模型,你不需要花费数月时刻,"Varma说。"新模型能够在几毫秒内为您提供有关兼并终究状况的答案。"

研讨人员表明,他们的模型在几年内将变得特别重要,由于LIGO和其他下一代引力波勘探器在丈量中变得越来越准确。"在未来几年内,引力波勘探器的噪音将会削减,"Gerosa说。"现在终究黑洞特点的模型在那个阶段还不行准确,而这正是咱们的新模型能够真实协助的当地。"