Ακούγοντας προσεκτικά την κοσμική συμφωνία: υπερυπολογιστής θα βοηθήσει τους επιστήμονες να αφουγκραστούν τις μαύρες τρύπες

Πηγή: ScienceDaily, 10 Φεβρουαρίου 2008

Επιστήμονες ελπίζουν ότι ένας νέος υπερυπολογιστής στο πανεπιστήμιο των Συρακουσών μπορεί να τους βοηθήσει να προσδιορίσουν τον ήχο μιας ουράνιας μαύρης τρύπας. Ο υπερυπολογιστής, που λέγεται που μεταγλωττίζεται SUGAR, θα τροφοδοτηθεί σύντομα με μεγάλα ποσά στοιχείων από το Caltech, τα οποία συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια των δύο τελευταίων χρόνων στο παρατηρητήριο των κυμάτων βαρύτητας με συμβολόμετρο λέιζερ (LIGO).

Ο Duncan Brown, καθηγητής της φυσικής και μέλος της ομάδας βαρυτικών κυμάτων στις Συρακούσες έφτιαξε το πρόγραμμα SUGAR. Η ομάδα κυμάτων βαρύτητας του τμήματος είναι επίσης μέρος της επιστημονικής συνεργασίας LIGO (LSC), μια παγκόσμια πρωτοβουλία για να ανιχνευθούν τα κύματα βαρύτητας.

Ό,τι έμεινε από την σουπερνόβα Kepler. Τα βαρυτικά κύματα παράγονται από βίαια κοσμικά γεγονότασ στο μακρινό σύμπαν, όπως είναι οι συγκρούσεις μαύρων οπών ή οι εκρήξεις των υπερκαινοφανών. Τα δε κύματα ταξιδεύουν σε όλο το σύμπαν με την ταχύτητα του φωτός.

Ενώ ο Αλβέρτος Αίνστάιν πρόβλεψε την ύπαρξη αυτών των κυμάτων το 1916 στη γενική θεωρία σχετικότητας, πέρασαν δεκαετίες για να αναπτυχθεί η τεχνολογία για να μπορούμε να τα ανιχνεύσουμε. Η κατασκευή των ανιχνευτών LIGO στο Hanford, και το Livingston, ολοκληρώθηκε το 2005, ενώ οι επιστήμονες ολοκλήρωσαν πρόσφατα μια διετή οργάνωση των ανιχνευτών και ψάχνουν τώρα για αποδείξεις αυτών των κυμάτων. Οι επιστήμονες στο LSC θα αναλύσουν αυτά τα στοιχεία ενώ η ευαισθησία των ανιχνευτών βελτιώνεται συνεχώς. Ανιχνευτές έχουν χτιστεί επίσης στη Γαλλία, τη Γερμανία, την Ιταλία και την Ιαπωνία.

Προτού να μπορέσουν να απομονώσουν τον 'απόηχο' μιας μαύρης τρύπας από τα στοιχεία του LIGO, οι επιστήμονες πρέπει να υπολογίσουν ποιός θα είναι ο ήχος μιας μαύρης τρύπας. Κι εκεί μπαίνουν οι θεωρίες του Einstein. Η συνεργασία με τους συναδέλφους από το πρόγραμμα Simulating eXtreme Spacetimes (SXS), ο Duncan Brown θα χρησιμοποιήσει τις εξισώσεις SUGAR και Einstein για να δημιουργήσει μοντέλα των μοτίβων της κυμάτων βαρύτητας από τη σύγκρουση δύο μαύρων οπών.

Οι μαύρες τρύπες είναι μεγάλα πεδία βαρύτητας που προκύπτουν από την κατάρρευση των γιγαντιαίων άστρων. Επειδή οι μαύρες τρύπες απορροφούν το φως, δεν μπορούν να μελετηθούν χρησιμοποιώντας τα τηλεσκόπια ή άλλα όργανα που στηρίζονται στα κύματα του φωτός. Εντούτοις, οι επιστήμονες θεωρούν ότι μπορούν να μάθουν περισσότερα για τις μαύρες τρύπες αν τις αφουγκραστούν με τα κύματα τις βαρύτητας τους.

"Διαφορετικά είδη γεγονότων παράγουν διαφορετικά μοτίβα κυμάτων. Θέλουμε να προσπαθήσουμε να εξαγάγουμε ένα μοτίβο κυμάτων -- έναν ειδικό ήχο -- που ταιριάζει με το μοντέλο μας από όλο τον θόρυβο μέσα στα στοιχεία του LIGO", λέει ο Brown.

Παίρνει τα μεγάλα ποσά δύναμης υπολογιστών και η ικανότητα αποθήκευσης στοιχείων να αναλυθούν τα στοιχεία ενάντια στο βαρύτητας κύμα διαμορφώνει το Duncan και τους συναδέλφους του που χτίζονται. Ο SUGAR είναι μια συλλογή 80 υπολογιστών, με 320 CPU και 640 gigabytes μνήμης. Επίσης, ο υπερυπολογιστής SUGAR έχει 96 terabyte χώρου στα οποία μπορεί να αποθηκεύσει τα στοιχεία του LIGO.

Και ο υπερυπολογιστής και το μεγάλο δίκτυο οπτικών ινών που συνδέουν τους 80 υπολογιστές αναμένονται να είναι σε υπηρεσία μέχρι το τέλος του Φεβρουαρίου. Μόλις μεταφερθούν τα στοιχεία στο πανεπιστήμιο των Συρακουσών από το Caltech, ο Brown και οι συνάδελφοι του θα αρχίσουν να ακούνε τη "κοσμική συμφωνία." "Τα κύματα βαρύτητας μπορούν να μας διδάξουν για το τι βρίσκεται εκεί έξω στον Κόσμο," τονίζει ο Brown. "Δεν έχουμε εξετάσει ποτέ τη θεωρία του Einstein κατ' αυτό τον τρόπο."