खगोल विज्ञान और ब्रह्मांड-विज्ञान

ब्रह्मांड-विज्ञान N-पिंड

डार्क मैटर अरबों कणों के रूप में, लगभग एक समान शुरुआती ब्रह्मांड से गुरुत्व में पनपकर तंतुओं, दीवारों और रिक्तियों के ब्रह्मांडीय जाल में बदलता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या ब्रह्मांड का हमारा मॉडल वही बड़े पैमाने की संरचना उगाता है जो दूरबीनें देखती हैं?

छोड़ता है: एक कण दस लाख सूर्यों का प्रतिनिधि है, इसलिए आकाशगंगा से छोटा कुछ भी वहाँ सचमुच नहीं है।

इस पर चलता है: लगभग 10^17.5 FLOPS मोटा अनुमान राष्ट्रीय सुपरकंप्यूटर का एक बड़ा हिस्सा, कुछ हफ़्तों के लिए।तब से: 1970 पीबल्स का आकाशगंगा समूह के बनने का 300-बिंदु मॉडल, सबसे शुरुआती में से एक; तारा-समूहों के N-पिंड रन 1960 में फ़ॉन होर्नर से शुरू हुए

आकाशगंगा-निर्माण

गैस का शीतलन, तारा-निर्माण और सुपरनोवा विस्फोट, और ब्लैक-होल अभिवृद्धि से चलते बहिर्वाह, सब डार्क-मैटर के जाल के ऊपर परत-दर-परत।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: आकाशगंगाएँ उन्हीं आकारों और माप की क्यों होती हैं जैसी वे हैं?

छोड़ता है: तारा निर्माण और ब्लैक-होल फ़ीडबैक को ट्यून किए जा सकने वाले उप-ग्रिड नुस्ख़ों से दर्शाया जाता है, पहले सिद्धांतों से निकाला नहीं जाता।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁷ FLOPS मोटा अनुमान राष्ट्रीय सुपरकंप्यूटर का एक बड़ा हिस्सा, कुछ हफ़्तों का रनटाइम।तब से: 1992 बनती आकाशगंगाओं के शुरुआती गुरुत्व-जमा-गैस सिमुलेशन।

महाविस्फोट न्यूक्लियोसंश्लेषण

पहले बीस मिनट, जब ब्रह्मांड एक नाभिकीय रिएक्टर था जो हाइड्रोजन, हीलियम और लिथियम की ज़रा-सी मात्रा बना रहा था।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या अनुमानित तत्व-अनुपात उस सबसे पुरानी गैस से मेल खाते हैं जिसे हम माप सकते हैं?

छोड़ता है: मानता है कि शुरुआती ब्रह्मांड बिल्कुल समरूप था, जबकि उसमें छोटी असमानताएँ थीं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹² FLOPS मोटा अनुमान एक लैपटॉप; पूरी गणना कुछ सेकंड लेती है।तब से: 1967 Wagoner, Fowler और Hoyle की हल्के तत्वों की प्रचुरता की पहली गणनाएँ।

ब्रह्मांडीय सूक्ष्मतरंग पृष्ठभूमि

युवा ब्रह्मांड के गर्म प्लाज़्मा में लहरें, जिन्हें तब तक विकसित किया गया जब तक बिग बैंग के 380,000 साल बाद प्रकाश मुक्त नहीं हुआ।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: कौन-से ब्रह्मांड-विज्ञान पैरामीटर गर्म और ठंडे धब्बों का वह पैटर्न बनाते हैं जो हम देखते हैं?

छोड़ता है: मानता है कि मानक ब्रह्मांड-विज्ञान मॉडल सही है और केवल उसके छोटे पैरामीटर-समूह को बैठाता है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹³ FLOPS मोटा अनुमान एक डेस्कटॉप वर्कस्टेशन; प्रति पैरामीटर-समूह कुछ मिनट।तब से: 1996 सेलजाक और ज़ाल्डारियागा का माइक्रोवेव आकाश के लिए तेज़ बोल्ट्ज़मैन कोड।

ब्रह्मांडीय पुनःआयनीकरण

पहले तारों और आकाशगंगाओं से आती पराबैंगनी रोशनी, जो शुरुआती ब्रह्मांड में भरी उदासीन हाइड्रोजन में फैलकर उसे आयनित करती है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: ब्रह्मांडीय अंधकार युगों के बाद ब्रह्मांड को किसने फिर से आयनित किया?

छोड़ता है: धुँधले, दूर के स्रोत जो ज़्यादातर आयनन करते हैं, अब भी किसी दूरबीन के सीधे देख पाने से नीचे हैं, इसलिए उनकी संख्या आगे खींचकर आँकी जाती है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁷ FLOPS मोटा अनुमान राष्ट्रीय सुपरकंप्यूटर का एक बड़ा हिस्सा, कुछ हफ़्तों के लिए।तब से: 1999 पहले आयनित बुलबुलों के शुरुआती विकिरण-स्थानांतरण सिमुलेशन।

अंतरमंदाकिनीय माध्यम और लाइमन-अल्फ़ा वन

आकाशगंगाओं के बीच फैली पतली गैस, जिसे गुरुत्व और तापन के तहत तब तक विकसित किया जाता है जब तक उसका अवशोषण पैटर्न किसी दूर के क्वासर के स्पेक्ट्रम की झिलमिलाती रेखाओं के जंगल से न मिल जाए।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: आकाशगंगाओं के बीच की गैस में कितना सामान्य पदार्थ है, और वह कितनी गर्म है?

छोड़ता है: यह इस मान्यता पर निर्भर है कि आकाशगंगाओं की पराबैंगनी रोशनी गैस को कैसे गर्म करती है, जो सीधे देखी नहीं जाती।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁶ FLOPS मोटा अनुमान एक विश्वविद्यालय या राष्ट्रीय क्लस्टर, प्रति सिमुलेटेड आयतन कुछ हफ़्ते।तब से: 1994 लाइमन-अल्फ़ा वन को दोहराने वाले शुरुआती जलगतिकीय सिमुलेशन।

तरंग डार्क मैटर सिमुलेशन

ब्रह्मांड को ऐसे विकसित किया जाता है जिसमें डार्क मैटर को क्लासिकल कणों की जगह श्रोडिंगर और प्वासों समीकरण मानने वाली सुसंगत क्वांटम तरंग माना जाता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: अगर डार्क मैटर अति-हल्की तरंग होता तो ब्रह्मांडीय संरचना कैसी दिखती?

छोड़ता है: तरंग-विभेदन की ज़रूरत बड़े आयतनों को कठिन बनाती है, और बैरियॉन ज़्यादातर छोड़ दिए जाते हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁹ FLOPS मोटा अनुमान बड़े अनुकूली-जाल तरंग सिमुलेशनतब से: 2014 Cosmic structure as the quantum interference of a coherent dark wave (2014) स्रोत

स्थानीय ब्रह्मांड के प्रतिबंधित (कंस्ट्रेन्ड) सिमुलेशन

ब्रह्मांड-विज्ञान रन, जिनकी आरंभिक स्थितियाँ इस तरह साधी जाती हैं कि विकसित आयतन हमारी आकाशगंगा के प्रेक्षित पड़ोसियों, पास के समूहों समेत, को दोहराए।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या हम ब्रह्मांड के किसी सामान्य टुकड़े की जगह आकाशगंगा के आसपास की असली संरचनाओं का सिमुलेशन कर सकते हैं?

छोड़ता है: शर्तें शोरभरे दूरी-डेटा से आती हैं, इसलिए मेल सटीक नहीं, सांख्यिकीय है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁹ FLOPS मोटा अनुमान कंस्ट्रेन्ड प्रारंभिक स्थितियों से बड़े N-पिंड या द्रवगतिकीय रनतब से: 2010 Constrained Local UniversE Simulations (CLUES) (2010) स्रोत

ब्रह्मांड-विज्ञान इमुलेटर

महँगे ब्रह्मांडीय सिमुलेशनों का एक छोटा समूह एक तेज़ अंतर्वेशक को प्रशिक्षित करता है, जो पास के पैरामीटर मानों के लिए द्रव्य पावर स्पेक्ट्रम जैसे आँकड़ों का अनुमान लगाता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या हम केवल कुछ दर्जन सिमुलेशनों से हज़ारों पैरामीटर-चुनावों की संरचना का अनुमान लगा सकते हैं?

छोड़ता है: यह केवल उस पैरामीटर-सीमा और आँकड़ों को कवर करता है जिन पर इसे प्रशिक्षित किया गया।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁸ FLOPS मोटा अनुमान दर्जनों N-पिंड रनों का डिज़ाइन, फिर लगभग मुफ़्त पूर्वानुमानतब से: 2010 The Coyote Universe III: simulation suite and precision emulator (2010) स्रोत

तारकीय आबादी संश्लेषण

कई पीढ़ियों के तारों की संयुक्त रोशनी, तारकीय विकास-पथों और स्पेक्ट्रा से जोड़कर, ताकि आकाशगंगा के रंगों से उम्र, द्रव्यमान और तारा निर्माण का इतिहास पढ़ा जा सके।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: तारों का कौन-सा मिश्रण किसी आकाशगंगा को उसका रंग देता है?

छोड़ता है: तारकीय पथ और स्पेक्ट्रल लाइब्रेरियों की अपनी अनिश्चितताएँ होती हैं, जैसे विकास के अंतिम चरणों के लिए।

इस पर चलता है: लगभग 10⁹ FLOPS मोटा अनुमान सस्ता स्पेक्ट्रा संश्लेषण, जो उम्र और धात्विकता के ग्रिड पर दोहराया जाता है।तब से: 1983 ब्रुज़ुअल का आकाशगंगाओं का वर्णक्रमीय विकास, प्रारंभिक प्रकार के तंत्र। स्रोत

आकाशगंगा का रासायनिक विकास

समय के साथ किसी आकाशगंगा में भारी तत्वों का जमाव, गैस के आने, तारा निर्माण, तारों की मृत्यु और गैस के निकलने से, जिसे जुड़े दर-समीकरणों के समूह के रूप में लिखा जाता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: किसी आकाशगंगा में लोहा और ऑक्सीजन कैसे जमा हुए?

छोड़ता है: मिश्रण और गैस प्रवाह को कुछ मुक्त पैरामीटरों में समेट दिया गया है, इसलिए मॉडल फ़िट होता है पर अनुमान नहीं लगाता।

इस पर चलता है: लगभग 10⁸ FLOPS मोटा अनुमान सस्ता दर-समीकरण समाकलन, पैरामीटरों में स्कैन किया गया।तब से: 1968 Tinsley का आकाशगंगाओं में तारों और गैस के विकास का मॉडल। स्रोत

अर्ध-विश्लेषणात्मक आकाशगंगा निर्माण

आकाशगंगाएँ, डार्क-मैटर सिमुलेशन के विलीन होते हेलो पर, शीतलन, तारा-निर्माण और प्रतिक्रिया के सरल नियमों से चित्रित की जाती हैं, जिससे हर आकाशगंगा कम लागत पर ट्रैक होती है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: डार्क-मैटर हैलो हर आकार की कितनी आकाशगंगाओं को ठिकाना देते हैं?

छोड़ता है: तारा निर्माण और फ़ीडबैक के नुस्ख़े ट्यून किए गए हैं, निकाले नहीं गए।

इस पर चलता है: लगभग 10¹³ FLOPS मोटा अनुमान लाखों विलय-वृक्षों पर लगाए गए नियम, द्रवगतिकी से कहीं सस्ते।तब से: 1993 कॉफ़मान, व्हाइट और गुइडरडोनी का विलीन होते डार्क-मैटर हैलो के भीतर आकाशगंगा निर्माण। स्रोत

स्व-अंतःक्रिया करने वाले डार्क-मैटर का सिमुलेशन

डार्क-मैटर कणों को एक-दूसरे से बिखरने दिया जाता है, जिससे हेलो के कोर चपटे होते और उपग्रहों का आकार बदलता है, और इसे आकाशगंगा-प्रेक्षणों से परखा जाता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या डार्क-मैटर कण टकराते हैं, और क्या इससे आकाशगंगाओं के कोर चपटे होते हैं?

छोड़ता है: अनुप्रस्थ काट एक मुक्त संख्या है, और बैरियोनिक फ़ीडबैक उसी केंद्र की नक़ल कर सकता है या उसे छिपा सकता है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁶ FLOPS मोटा अनुमान प्रकीर्णन चरण जोड़कर N-पिंड रन।तब से: 2000 Yoshida, Springel, White और Tormen का दुर्बल रूप से स्व-अन्योन्यक्रिया करता डार्क मैटर और डार्क हैलो की संरचना। स्रोत

द्रव्यमानयुक्त न्यूट्रिनो वाला ब्रह्मांडीय सिमुलेशन

छोटे द्रव्यमान वाले न्यूट्रिनो संरचना-निर्माण रन में कणों या ग्रिड तरल के रूप में जोड़े जाते हैं, ताकि ब्रह्मांडीय जाल की वृद्धि पर असर मापा जा सके।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: न्यूट्रिनो का द्रव्यमान ब्रह्मांडीय संरचना की वृद्धि को कितना धीमा करता है?

छोड़ता है: न्यूट्रिनो से तापीय शोर कण योजनाओं को शोरगुल वाला बनाता है, और उनका द्रव्यमान ख़ुद अज्ञात है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁷ FLOPS मोटा अनुमान न्यूट्रिनो घटक जोड़कर बड़े-आयतन के N-पिंड रन।तब से: 2008 ब्रांडब्रिज, हान्नेस्टाड, हाउगबोले और थॉम्सन का तापीय न्यूट्रिनो-गति का अरैखिक द्रव्य पावर स्पेक्ट्रम पर प्रभाव। स्रोत

संशोधित-गुरुत्व संरचना निर्माण

N-पिंड रन जिनमें बड़े पैमाने पर गुरुत्व सामान्य सापेक्षता से हट जाता है, और पास में उसे लौटाने वाला आवरण तंत्र होता है, ताकि ब्रह्मांड में नए बलों की जाँच हो सके।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या गुरुत्व में बदलाव ब्रह्मांडीय संरचना में कोई छाप छोड़ेगा?

छोड़ता है: हर सिद्धांत को अपना बना-बनाया सॉल्वर चाहिए, और स्क्रीनिंग को सटीकता से आगे बढ़ाना महँगा है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁷ FLOPS मोटा अनुमान हर चरण में एक अतिरिक्त अरैखिक क्षेत्र समीकरण हल करने वाले N-पिंड रन।तब से: 2008 ओयाइज़ू का f(R) ब्रह्मांड-मॉडलों का अरैखिक विकास, पद्धति। स्रोत

सिमुलेटेड ब्रह्मांडों के आर-पार दुर्बल-लेंसन किरण-अनुरेखण

किसी बड़े सिमुलेशन के पदार्थ से गुज़रती प्रकाश किरणें, ताकि अनुमान लगे कि आकाशगंगाओं की आकृतियाँ कितनी हल्की-सी विकृत होती हैं और सर्वेक्षण अंशांकित हो सकें।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: बीच के पदार्थ से दूर की आकाशगंगाओं की आकृतियाँ कितनी विकृत होती हैं?

छोड़ता है: बहु-समतल सन्निकटन और सीमित रिज़ॉल्यूशन सबसे छोटी लेंसिंग संरचनाओं को धुँधला कर देते हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁶ FLOPS मोटा अनुमान सैकड़ों N-पिंड स्नैपशॉट में रे ट्रेसिंग।तब से: 2000 जैन, सेलजाक और व्हाइट के बड़े पैमाने की संरचना द्वारा कमज़ोर लेंसिंग के रे-ट्रेसिंग सिमुलेशन। स्रोत

ब्रह्मांडीय डोरी नेटवर्क का विकास

शुरुआती प्रावस्था-संक्रमण से बचे पतले, खिंचे हुए दोषों का जाल, जिसे विकसित करके देखा जाता है कि कितने छल्ले और लंबी डोरियाँ बचती हैं और उनका गुरुत्वीय असर कैसा होगा।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या ब्रह्मांडीय डोरियाँ, अगर हैं, ऐसे पैटर्न में बस जाती हैं जो पैमाना-मुक्त रहता है?

छोड़ता है: क्षेत्र-सिद्धांत रन असली डोरी-चौड़ाइयों तक नहीं पहुँच सकते, और स्केलिंग-व्यवस्था केवल अनुमान आगे बढ़ाकर छुई जाती है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁴ FLOPS मोटा अनुमान फैलते बक्से में नाम्बु-गोटो या क्षेत्र-सिद्धांत सिमुलेशन।तब से: 1985 अल्ब्रेख़्त और तुरोक का ब्रह्मांडीय डोरियों के विकास का परिकलन। स्रोत

आरंभिक ब्रह्मांड की जालक क्षेत्र-गतिकी

लैटिस पर अदिश क्षेत्र, जिन्हें ब्रह्मांडीय स्फीति के अंत तक विकसित किया गया ताकि देखा जाए कि इन्फ़्लैटॉन की ऊर्जा हिंसक अनुनादी विस्फोट में कणों को कैसे दी जाती है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: ब्रह्मांडीय स्फीति के बाद ब्रह्मांड कैसे गर्म हुआ?

छोड़ता है: शास्त्रीय क्षेत्र क्वांटम उतार-चढ़ावों की जगह लेते हैं, जो केवल तब वैध है जब अधिभोग संख्याएँ बड़ी हों।

इस पर चलता है: लगभग 10¹³ FLOPS मोटा अनुमान प्रति ओर कुछ हज़ार बिंदुओं तक के शास्त्रीय जालक-क्षेत्र रन।तब से: 1996 ख्लेबनिकोव और त्काचेव का इन्फ़्लैटॉन का शास्त्रीय क्षय। स्रोत

आकाशगंगा में ब्रह्मांडीय-किरणों का प्रसार

सुपरनोवा के आवेशित कण विसरण, ऊर्जा-हानि और नाभिकीय अभिक्रियाओं के तहत आकाशगंगा में भटकते हैं, ताकि अनुमान लगे कि पृथ्वी तक क्या पहुँचता है और वे कौन सी गामा-किरणें छोड़ते हैं।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: ब्रह्मांडीय किरणें आकाशगंगा में कैसे फैलती हैं, और वे क्या पीछे छोड़ती हैं?

छोड़ता है: आकाशगंगा का चुंबकीय क्षेत्र और गैस वितरण चिकने किए गए हैं, इसलिए विसरण गुणांक फ़िट किए जाते हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹² FLOPS मोटा अनुमान पैरामीटरों के ग्रिड पर परिवहन समीकरण का संख्यात्मक हल।तब से: 1998 Strong और Moskalenko का आकाशगंगा में ब्रह्मांडीय-किरण न्यूक्लिऑनों का प्रसार। स्रोत

अवकलनीय ब्रह्मांड-विज्ञान सिमुलेशन

संरचना-विकास का एक कण-जाल सिमुलेशन, जो इस तरह लिखा गया है कि उसमें से ग्रेडिएंट बहते हैं, जिससे आरंभिक स्थितियाँ या पैरामीटर सीधे प्रेक्षित आकाशगंगाओं पर बैठाए जा सकते हैं।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: कौन-सा शुरुआती घनत्व क्षेत्र और ब्रह्मांड-विज्ञान उन आकाशगंगाओं को दोहराता है जो हम असल में देखते हैं?

छोड़ता है: तेज़ कण-जाल योजना छोटे पैमानों पर मोटी है, इसलिए वह बड़ी संरचनाओं पर बैठती है पर आकाशगंगाओं के भीतर पर नहीं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁶ FLOPS मोटा अनुमान हर फ़िट किए गए आयतन के लिए सैकड़ों GPU घंटे।तब से: 2020 मोदी और सहयोगियों का FlowPM, एक वितरित TensorFlow कण-जाल ब्रह्मांडीय सॉल्वर। स्रोत

कृत्रिम आकाश सर्वेक्षण सूचियाँ और चित्र

आकाशगंगाओं, तारों और क्षणिक घटनाओं का नकली ब्रह्मांड सिमुलेशनों से बनाया जाता है, फिर उसे उन पिक्सेल छवियों में बदला जाता है जो सर्वेक्षण दूरबीन और उसकी पाइपलाइन रिकॉर्ड करती, शोर, मिश्रण और उपकरण के प्रभावों समेत।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या सर्वेक्षण का सॉफ़्टवेयर ऐसे आकाश से सच्चा ब्रह्मांड-विज्ञान लौटा पाएगा जिसका सच हमें पता है?

छोड़ता है: नक़ली आकाश में केवल वही भौतिकी और उपकरण-प्रभाव हैं जिन्हें इसके रचनाकारों ने शामिल करने की सोची, इसलिए अनदेखी प्रणालीगत त्रुटियाँ अनदेखी ही रहती हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁷ FLOPS मोटा अनुमान सूची और छवि निर्माण के लिए कुछ सुपरकंप्यूटर आवंटनों पर कुछ महीने।तब से: 2021 LSST Dark Energy Science Collaboration का DC2 सिमुलेटेड आकाश सर्वेक्षण। स्रोत

आकाशगंगा टक्कर और विलय सिमुलेशन

दो आकाशगंगाएँ, परीक्षण तारों की डिस्क मानी गईं जो गुरुत्व के तहत एक-दूसरे के पास से गुज़रती हैं, ताकि दिखे कि ज्वारीय पूँछें, पुल और विलय कैसे बनते हैं।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या कुछ आकाशगंगाओं के चारों ओर दिखने वाली तारों की लंबी धाराएँ अतीत की किसी नज़दीकी मुठभेड़ से आती हैं?

छोड़ता है: शुरुआती रूप तारों के एक-दूसरे और गैस पर गुरुत्व को अनदेखा करते हैं, और किसी असली जोड़ी से कोई भी मेल केवल एक संभावित इतिहास है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹² FLOPS मोटा अनुमान आधुनिक उच्च-रिज़ॉल्यूशन विलय के लिए वर्कस्टेशन पर कई घंटे से कई दिन।तब से: 1972 Toomre और Toomre की आकाशगंगा के पुलों और पूँछों की सीमित त्रि-पिंड गणनाएँ। स्रोत

तारकीय विकास

एक तारा, गैस की एक के भीतर एक परतों के रूप में, जन्म से लेकर श्वेत वामन, न्यूट्रॉन तारा या ब्लैक होल बनने तक अपना ईंधन जलाता हुआ।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: इस द्रव्यमान का तारा कितने समय जीता है, और कैसे मरता है?

छोड़ता है: संवहन और घूर्णन को पैरामीटर वाले नुस्ख़ों से लेता है, टर्बुलेंस को सीधे हल नहीं करता।

इस पर चलता है: लगभग 10¹² FLOPS मोटा अनुमान एक लैपटॉप; पूरा विकासवादी पथ कुछ मिनट लेता है।तब से: 1955 हॉयल और श्वार्ज़शिल्ड के लाल दानव तारों के शुरुआती गणना किए गए मॉडल।

कोर-ध्वंस सुपरनोवा

किसी विशाल तारे का आख़िरी सेकंड: कोर का ढहना, न्यूट्रिनो का बह निकलना, और एक आघात तरंग जो या तो तारे को उड़ा देती है या रुक जाती है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: किसी विशाल तारे के विस्फोट को कौन-सी क्रियाविधि चलाती है?

छोड़ता है: रुके हुए आघात को फिर जगाने वाली क्रियाविधि अभी तय नहीं है, और मॉडल तारे-दर-तारे अलग हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁷ FLOPS मोटा अनुमान राष्ट्रीय सुपरकंप्यूटर का एक बड़ा हिस्सा, कुछ महीनों के लिए।तब से: 1966 कोलगेट और व्हाइट के कोर-ध्वंस के पहले कंप्यूटर मॉडल।

तारा निर्माण

ठंडी गैस के बादल, जो गुरुत्व से ढहकर तारों के समूह बनाते हैं, और विक्षोभ तथा चुंबकीय क्षेत्र पीछे धकेलते हैं।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: तारे उसी द्रव्यमान-फैलाव के साथ क्यों बनते हैं जैसा वे बनते हैं?

छोड़ता है: पूरे बादल और उन छोटे पैमानों को, जहाँ एक तारा असल में बनता है, अभी दोनों साथ नहीं सुलझा सकता।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁶ FLOPS मोटा अनुमान एक विश्वविद्यालय या राष्ट्रीय क्लस्टर, एक बादल के लिए कुछ हफ़्ते।तब से: 1969 लार्सन की प्रोटोतारकीय बादल के ढहने की पहली कंप्यूटर गणना।

तारकीय दोलन

तारे के भीतर गूँजती ध्वनि और गुरुत्व तरंगें, जिनसे अनुमान लगाया जाता है कि दूरबीन को चमक की झिलमिलाहट का कौन-सा पैटर्न दिखेगा।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: किसी तारे का डगमगाना हमें उसके भीतर क्या है, इसके बारे में क्या बताता है?

छोड़ता है: केवल बाहरी परतें अच्छी तरह निर्धारित हैं। बिल्कुल भीतरी कोर अब भी अनुमान का विषय है, सीधे मापन का नहीं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹² FLOPS मोटा अनुमान एक लैपटॉप; पूरा दोलन-स्पेक्ट्रम कुछ मिनट लेता है।तब से: 1975 सूर्य के प्रेक्षित पाँच-मिनट के स्पंदनों से मिलाए गए शुरुआती गिने हुए दोलन मॉडल।

युग्म-तारा विकास

दो तारे इतने पास परिक्रमा करते हैं कि एक-दूसरे से गैस खींच लेते हैं, द्रव्यमान की अदला-बदली करते हैं, मिल जाते हैं या सघन अवशेषों की बँधी जोड़ी बनकर ख़त्म होते हैं।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या तारों की यह जोड़ी विलय, बची हुई जोड़ी, या गुरुत्व तरंगों के स्रोत के रूप में ख़त्म होगी?

छोड़ता है: दो तारों के बीच द्रव्यमान का स्थानांतरण अब भी प्रथम सिद्धांतों से निकालने के बजाय ट्यून किए जा सकने वाले कुछ नुस्ख़ों से दर्शाया जाता है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹² FLOPS मोटा अनुमान एक लैपटॉप; युग्म-तारों की एक आबादी कुछ मिनटों में विकसित हो जाती है।तब से: 1967 निकट युग्म-तारों के बीच द्रव्यमान-स्थानांतरण के शुरुआती गिने हुए मॉडल।

तारकीय वायुमंडल और स्पेक्ट्रा

तारे की बाहरी परतों से निकलता प्रकाश, जिसे तापमान और संघटन के आधार पर निकाला जाता है ताकि अनुमान लगे कि दूरबीन कौन-सा स्पेक्ट्रम दर्ज करेगी।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: यह तारा किस चीज़ का बना है, और उसकी सतह कितनी गर्म है?

छोड़ता है: एक चिकना, शांत वायुमंडल मानता है, जबकि तारा-धब्बे और संवहन-कोष्ठ असली सतह को खुरदुरा बनाते हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹³ FLOPS मोटा अनुमान एक वर्कस्टेशन; मॉडल किए प्रति तारे कुछ घंटे।तब से: 1967 नापे गए तारकीय वर्णक्रमों से मिलाए गए शुरुआती गिने हुए मॉडल वायुमंडल।

सुपरनोवा न्यूट्रिनो फ़्लेवर विकास

ढहते तारे से निकलती न्यूट्रिनो की घनी धारा, जिसे एक-दूसरे से बिखरते और फ़्लेवर बदलते देखा जाता है, जो विस्फोट और बनने वाले तत्वों को प्रभावित करता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: सुपरनोवा के भीतर की भीड़ में न्यूट्रिनो अपना फ़्लेवर कैसे बदलते हैं?

छोड़ता है: पूरी समस्या विस्फोट के साथ हल करने के लिए बहुत बड़ी है, इसलिए फ़्लेवर भौतिकी को छोटे, सरल डिब्बों में लिया जाता है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁵ FLOPS मोटा अनुमान कुछ आयामों में युग्मित क्वांटम गतिक समीकरण।तब से: 2006 दुआन, फ़ुलर, कार्लसन और क्यान का सुपरनोवा परिवेश में सुसंगत अरैखिक न्यूट्रिनो-फ़्लेवर रूपांतरण का सिमुलेशन। स्रोत

तारे की सतह पर संवहन का सिमुलेशन

तारे की उबलती सतही परतें, विकिरण के साथ तीन आयामों में गणना की गईं, ताकि कणिकायन और स्पेक्ट्रमी रेखाओं के आकार दोहराए जा सकें।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: किसी तारे की सतह कैसी दिखती है, और उसकी रेखाएँ कैसे बनती हैं?

छोड़ता है: केवल एक पतला टुकड़ा मॉडल किया जाता है, और नीचे की गहरी परतें एक-आयामी तारकीय मॉडलों से थोपी जाती हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁵ FLOPS मोटा अनुमान सतह के एक टुकड़े की त्रि-आयामी विकिरण द्रव-गतिकी।तब से: 1998 Stein और Nordlund के सौर कणिकायन के सिमुलेशन। स्रोत

साझा-आवरण (कॉमन-एन्वेलप) विकास

एक सघन तारा, जो अपने साथी तारे की फूली हुई बाहरी परतों के भीतर चक्कर काटता है, गैस को बाहर फेंकता है या विलीन हो जाता है। जलगतिकी से देखा जाता है कि कौन से निकट युग्म बचते हैं।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या सर्पिल में घूमता तारा आवरण को बाहर फेंकता है या कोर से विलीन होता है?

छोड़ता है: असली घटना से बहुत कम चलते हैं और गैस को ठंडा नहीं कर सकते, इसलिए अंतिम दूरियाँ अनिश्चित रहती हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁶ FLOPS मोटा अनुमान कुछ परिक्रमाओं के त्रि-आयामी द्रव-गतिकी रन।तब से: 1996 रासियो और लिवियो के कॉमन-एनवलप प्रणालियों के द्रवगतिकीय सिमुलेशन। स्रोत

युग्म-आबादी संश्लेषण

द्रव्यमान-स्थानांतरण, ज्वार और सुपरनोवा किक के तेज़ नियमों से विकसित लाखों युग्म तारे, ताकि अनुमान लगे कि किसी आकाशगंगा में कितने विलय, नोवा और गुरुत्व-तरंग स्रोत हैं।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: कोई आकाशगंगा कितने ब्लैक-होल और न्यूट्रॉन-तारा युग्म बनाती है?

छोड़ता है: तेज़ फ़िटिंग-सूत्र ब्योरेवार तारकीय मॉडलों की जगह लेते हैं, इसलिए दुर्लभ नतीजे माने हुए नियमों पर टिके हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹² FLOPS मोटा अनुमान विश्लेषणात्मक फ़िट से विकसित लाखों युग्म।तब से: 2002 हर्ली, टाउट और पोल्स का ज्वार सहित युग्म तारों का तेज़ विकास, जनसंख्या अध्ययनों के लिए। स्रोत

कोलैप्सार और गामा-किरण विस्फोट के जेट

एक विशाल तारा, जो ढहकर ब्लैक होल बनता है और तारे के आवरण के आर-पार जेट चलाता है। आपेक्षिकीय जलगतिकी से देखा जाता है कि क्या कोई विस्फोट बाहर निकल सकता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या ढहते तारे से निकला जेट बाहर निकलकर गामा-किरण विस्फोट बना सकता है?

छोड़ता है: जेट का प्रक्षेपण हाथ से लगाया जाता है, क्योंकि केंद्रीय इंजन आवरण के साथ चलने के लिहाज़ से बहुत छोटा और तेज़ है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁶ FLOPS मोटा अनुमान अक्षसममित से त्रि-आयामी आपेक्षिकीय जलगतिकी।तब से: 1999 मैकफ़ैडेन और वूसली के गामा-किरण विस्फोटों और असफल सुपरनोवा के विस्फोटों के कोलैप्सार सिमुलेशन। स्रोत

खगोल-रासायनिक अभिक्रिया नेटवर्क

ठंडे अंतरतारकीय बादल में सैकड़ों गैस-अवस्था और धूल-कण-सतह अभिक्रियाओं का समाकलन, ताकि अनुमान लगे कि कौन-से अणु बनते हैं और तारों के संघनित होने पर वे कैसे घटते हैं।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: ठंडे बादल में कौन-से अणु बनते हैं, और कितनी तेज़ी से?

छोड़ता है: कई दर-गुणांक केवल कमरे के तापमान पर मापे गए हैं या अनुमान से लिए गए हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10⁸ FLOPS मोटा अनुमान हज़ारों प्रजातियों के लिए कठोर दर समीकरण, हर बादल के लिए सस्ते।तब से: 1973 हर्बस्ट और क्लेम्परर का घने अंतरतारकीय बादलों में अणुओं के बनने और घटने का मॉडल। स्रोत

अंतरतारकीय चुंबकित टर्बुलेंस

एक संपीड्य, चुंबकित गैस, जिसे आवर्ती बॉक्स में हिलाया जाता है। इससे पता चलता है कि विक्षोभ ऊर्जा कितनी जल्दी खोता है, और यही तय करता है कि बादल कितनी तेज़ी से सिकुड़कर तारे बनते हैं।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: अंतरतारकीय गैस में टर्बुलेंस कितनी तेज़ी से थम जाता है?

छोड़ता है: संख्यात्मक अपव्यय (डिसिपेशन) असली छोटे-पैमाने की भौतिकी की जगह लेता है, और बक्से में न दीवारें हैं न गुरुत्व।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁵ FLOPS मोटा अनुमान उच्च विभेदन पर त्रि-आयामी MHD रन।तब से: 1998 Stone, Ostriker और Gammie का संपीड्य चुंबकीय-जलगतिकी टर्बुलेंस में अपव्यय। स्रोत

ग्रह निर्माण

किसी युवा तारे की डिस्क में धूल चिपककर कंकड़, ग्रह-पिंड और अंततः ग्रह बनाती है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: धूल की डिस्क सौर मंडल कैसे बन जाती है?

छोड़ता है: कंकड़ से किलोमीटर चौड़े ग्रहाणु तक का कदम अब भी निकाले जाने से ज़्यादा माना हुआ है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁵ FLOPS मोटा अनुमान एक विश्वविद्यालय का क्लस्टर, एक डिस्क के लिए कुछ दिनों से कुछ हफ़्ते।तब से: 1978 ग्रीनबर्ग और उनके सहयोगियों के ग्रहाणु-संवर्धन के पहले संख्यात्मक रन।

कक्षीय गतिकी

अरबों साल तक एक-दूसरे को खींचते ग्रह, और उनके बीच से गुज़रते क्षुद्रग्रह और धूमकेतु।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या सौर मंडल स्थिर है, और क्या यह क्षुद्रग्रह किसी चीज़ से टकराएगा?

छोड़ता है: अराजकता (कैओस) का मतलब है कि छोटी सी पूर्णांकन-त्रुटि काफ़ी देर बाद उत्तर पलट सकती है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹³ FLOPS मोटा अनुमान एक डेस्कटॉप कंप्यूटर; अरबों साल कुछ दिनों में समा जाते हैं।तब से: 1988 Sussman और Wisdom के डिजिटल ऑरेरी ने प्लूटो की कक्षा में अराजकता पाई।

इंटरैक्टिव मॉडल चलाइए

ग्रहीय और बहिर्ग्रहीय वायुमंडल

दूसरी दुनियाओं के लिए ढाले गए जलवायु मॉडल: अलग गैसें, गुरुत्व, घूर्णन और तारे की रोशनी।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या इस ग्रह की सतह पर तरल पानी टिक सकता है?

छोड़ता है: पृथ्वी के हिसाब से अंशांकित बादल और रसायन-पैरामीटरीकरण ऐसे वायुमंडलों पर लगाता है जो बहुत अलग व्यवहार कर सकते हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁵ FLOPS मोटा अनुमान एक विश्वविद्यालय का क्लस्टर, प्रति सिमुलेटेड ग्रह-वर्ष कुछ दिन।तब से: 1969 लीवी और मिंट्ज़ का मंगल का पहला सामान्य-परिसंचरण मॉडल।

ग्रहों का आंतरिक भाग और डायनमो

ग्रह के गहरे भीतर संवहन करती गर्म चट्टान या धातु, जिसे यह देखने के लिए मॉडल किया जाता है कि क्या वह चुंबकीय क्षेत्र पैदा करती है और ऊष्मा सतह तक कैसे पहुँचती है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: इस ग्रह का चुंबकीय क्षेत्र क्यों है, और इसी आकार के दूसरे ग्रह का क्यों नहीं?

छोड़ता है: असली ग्रहीय कोर से कहीं हल्की श्यानता और घूर्णन दर पर चलता है, फिर मान्यता से बड़ा किया जाता है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁶ FLOPS मोटा अनुमान एक राष्ट्रीय क्लस्टर, एक आंतरिक मॉडल के लिए कुछ हफ़्ते।तब से: 1995 पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र पैदा करने वाले जियोडायनेमो के शुरुआती त्रि-आयामी कंप्यूटर मॉडल।

टक्कर से गड्ढे बनना

किसी ग्रह से टकराता क्षुद्रग्रह या धूमकेतु, जिसे ज़मीन में आघात-तरंग से लेकर गड्ढे, मलबे और पीछे बचे जलवायु-प्रभावों तक मॉडल किया जाता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: इस टकराने वाले पिंड से कितना बड़ा गड्ढा बनेगा, और कितना नुकसान होगा?

छोड़ता है: टकराने वाले पिंड की मज़बूती और भीतरी बनावट आमतौर पर केवल उसके आकार और गति से अनुमानित होती है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁴ FLOPS मोटा अनुमान एक वर्कस्टेशन या छोटा क्लस्टर, प्रति टक्कर-परिदृश्य कुछ घंटे।तब से: 1980 डायनासोर-विलुप्ति की परिकल्पना से प्रेरित, टक्कर-गड्ढों के शुरुआती हाइड्रोकोड सिमुलेशन।

बाह्यग्रहों की खोज और लक्षण-निर्धारण

किसी ग्रह के कारण उसके तारे की रोशनी में जो मद्धिमपन या डगमगाहट आएगी, उसकी गणना, ताकि असली दूरबीन डेटा से मिलाकर उसका आकार और कक्षा निकाली जा सके।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या चमक में वह गिरावट सचमुच कोई ग्रह है, और अगर है तो कितना बड़ा?

छोड़ता है: तारों के धब्बे और तारकीय थरथराहट किसी ग्रह के संकेत की इतनी नक़ल कर सकते हैं कि स्वचालित खोज धोखा खा जाए।

इस पर चलता है: लगभग 10¹³ FLOPS मोटा अनुमान एक वर्कस्टेशन; प्रति उम्मीदवार संकेत कुछ मिनटों से कुछ घंटे।तब से: 1984 पहली बाह्यग्रह-खोजों की योजना बनाने में इस्तेमाल हुए शुरुआती गिने हुए प्रकाश-वक्र मॉडल।

विशाल-टक्कर सिमुलेशन

दो ग्रह-आकार के पिंडों की टक्कर का स्मूद्ड-पार्टिकल हाइड्रोडायनामिक्स, जिसमें पिघलाव और मलबे को ट्रैक किया जाता है जो मिलकर चंद्रमा बना सकता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या युवा ग्रहों की टक्कर से चंद्रमा बन सकता था?

छोड़ता है: नतीजे अवस्था-समीकरण और मान लिए गए प्रारंभिक घूर्णन व कोण पर निर्भर करते हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁷ FLOPS मोटा अनुमान यथार्थवादी अवस्था-समीकरणों के साथ लाखों SPH कणतब से: 2001 Origin of the Moon in a giant impact near the end of Earth's formation (2001) स्रोत

ग्रह आबादी संश्लेषण

तेज़ अर्ध-विश्लेषणात्मक ग्रह-निर्माण मॉडल हज़ारों सिमुलेटेड तंत्रों के लिए चलाए जाते हैं, ताकि सांख्यिकीय आबादी बने जिसकी तुलना बाह्यग्रह सर्वेक्षणों से हो।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: किसी दिए गए निर्माण सिद्धांत के हिसाब से ग्रहों के द्रव्यमानों और कक्षाओं का कौन-सा मेल बनता है?

छोड़ता है: हर तंत्र सरल एक-आयामी मॉडल है, पूरा जलगतिकीय रन नहीं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁴ FLOPS मोटा अनुमान हज़ारों सस्ते एक-आयामी डिस्क रनतब से: 2004 Toward a deterministic model of planetary formation I (2004) स्रोत

बाह्यग्रह वायुमंडल रिट्रीवल

एक मॉडल वायुमंडल को हज़ारों बार संचरण या उत्सर्जन स्पेक्ट्रम के सामने चलाया जाता है, ताकि तापमान और अणुओं की मात्रा का अनुमान लगे।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: किसी दूर के ग्रह की हवा किससे बनी है?

छोड़ता है: एक-आयामी मॉडल सीमित गुणवत्ता के डेटा पर फ़िट किए जाते हैं, इसलिए पतित हल आम हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹² FLOPS मोटा अनुमान बेज़ियन नमूनाकार में लाखों स्पेक्ट्रम मूल्यांकन।तब से: 2009 मधुसूदन और सीगर की बहिर्ग्रहीय वायुमंडलों के लिए तापमान और बहुतायत पुनर्प्राप्ति विधि। स्रोत

रहने योग्य क्षेत्र का जलवायु मॉडलिंग

चट्टानी ग्रह का एक-आयामी जलवायु मॉडल, उसके तारे से अलग-अलग दूरियों पर, जो तारे की रोशनी, ग्रीनहाउस गैसों और बादलों को संतुलित करके खोजता है कि तरल पानी कहाँ टिक सकता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: कोई ग्रह अपने तारे से कितनी दूर रहकर तरल पानी बनाए रख सकता है?

छोड़ता है: एक स्तंभ बादल या दिन-रात का अंतर नहीं दर्शा सकता, इसलिए क्षेत्र के किनारे त्रि-आयामी मॉडलों से खिसकते हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10⁶ FLOPS मोटा अनुमान एक-आयामी विकिरण-संवहन स्तंभ, लैपटॉप के लिए पर्याप्त हल्का।तब से: 1993 कैस्टिंग, व्हिटमायर और रेनॉल्ड्स के मुख्य-अनुक्रम तारों के चारों ओर रहने योग्य क्षेत्र। स्रोत

स्ट्रीमिंग अस्थिरता से ग्रहाणु निर्माण

गैस-डिस्क में धूल के कण गुच्छे बनकर पहले किलोमीटर-आकार के पिंड बनाते हैं, जिन्हें कणों और गैस से सिमुलेट किया जाता है, ताकि देखा जाए कि क्या विक्षोभ उन्हें ढहने लायक़ घना कर सकता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: कंकड़ कैसे चिपककर ग्रहों के पहले निर्माण-खंड बनाते हैं?

छोड़ता है: छोटे डिब्बे डिस्क के एक हिस्से को ढकते हैं, और कणों के आकार एक संकरे दायरे में हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁶ FLOPS मोटा अनुमान दसियों करोड़ कणों के साथ त्रि-आयामी स्थानीय डिब्बे के रन।तब से: 2007 जोहानसन और सहयोगियों का टर्बुलेंट परितारकीय डिस्कों में तेज़ ग्रहाणु निर्माण। स्रोत

ग्रह-डिस्क अंतःक्रिया और प्रवास

एक ग्रह, जो उस गैस-डिस्क में धँसा है जिससे वह बना, और जो एक सर्पिल पूँछ खींचता है, जो उसे भीतर या बाहर की ओर घसीटती है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: ग्रह वहाँ से क्यों हट जाते हैं जहाँ वे बने थे?

छोड़ता है: प्रवास दर डिस्क की ऊष्मागतिकी और श्यानता के प्रति संवेदनशील है, जो ठीक से ज्ञात नहीं हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁴ FLOPS मोटा अनुमान हज़ारों कक्षाओं के लिए द्रवगतिकीय डिस्क रन।तब से: 2000 क्ले के प्रोटोग्रह-तंत्र के प्रवास के द्रवगतिकीय सिमुलेशन। स्रोत

ब्लैक होल विलय

आइंस्टाइन के समीकरण सीधे हल किए जाते हैं जब दो ब्लैक होल सर्पिल में पास आते हैं, और वह गुरुत्वीय-तरंग संकेत बनता है जिसे डिटेक्टर सुनते हैं।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: इन द्रव्यमानों के दो ब्लैक होल से हमें कौन-सा तरंग-रूप दिखना चाहिए?

छोड़ता है: विलय से पहले के आख़िरी सेकंड के अंश के लिए अब भी ऐसे सन्निकटन चाहिए जिन्हें कोई कंप्यूटर पूरी तरह हल नहीं करता।

इस पर चलता है: लगभग 10^16.5 FLOPS मोटा अनुमान एक बड़ा क्लस्टर, एक तरंगरूप के लिए कुछ हफ़्ते।तब से: 1964 हैन और लिंडक्विस्ट की दो ब्लैक होलों की पहली गणना की गई आमने-सामने की टक्कर।

अभिवृद्धि डिस्क और जेट

ब्लैक होल में सर्पिल बनाकर गिरती चुंबकित गैस, जो गर्म होती है और हज़ारों प्रकाश-वर्ष तक चलने वाले जेट छोड़ती है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: ब्लैक होल अपने आसपास की आकाशगंगा से ज़्यादा तेज़ कैसे चमकता है?

छोड़ता है: डिस्क को ब्लैक होल के अपने पैमाने तक और साथ ही व्यापक आकाशगंगा तक एक साथ ट्रैक नहीं कर सकता।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁶ FLOPS मोटा अनुमान एक बड़ा क्लस्टर, पूरे वैश्विक डिस्क रन के लिए कुछ हफ़्ते।तब से: 1991 बालबस और हॉली के सिमुलेशन, जिनसे चुंबकीय-घूर्णी अस्थिरता सामने आई।

अंतरिक्ष मौसम

सूर्य से आती सौर हवा और विस्फोट, जो पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से टकराते हैं।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या यह सौर तूफ़ान उपग्रहों या बिजली ग्रिडों को नुक़सान पहुँचाएगा, और कब पहुँचेगा?

छोड़ता है: किसी विस्फोट के पहुँचने का समय मध्यम सटीकता से बताता है और उसकी ताक़त काफ़ी कम सटीकता से।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁵ FLOPS मोटा अनुमान राष्ट्रीय पूर्वानुमान केंद्र का क्लस्टर, दिन में कई बार चलाया जाता है।तब से: 1978 पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से टकराती सौर हवा के शुरुआती वैश्विक MHD सिमुलेशन।

न्यूट्रॉन तारों का विलय

दो न्यूट्रॉन तारे एक-दूसरे में घूमते हुए गिरते और टकराते हैं, आइंस्टीन के समीकरणों और नाभिकीय भौतिकी को एक साथ लेकर देखा जाता है कि कैसा मलबा और प्रकाश बाहर फेंका जाता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या यह विलय ब्लैक होल बनाता है, और क्या यह पृथ्वी पर पाए जाने वाले भारी तत्व गढ़ता है?

छोड़ता है: इतने घने पदार्थ की नाभिकीय भौतिकी अब भी पूरी तरह ज्ञात नहीं है, इसलिए मलबे की संरचना में असली अनिश्चितता है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁷ FLOPS मोटा अनुमान राष्ट्रीय सुपरकंप्यूटर का एक बड़ा हिस्सा, कुछ हफ़्तों के लिए।तब से: 1990 टकराते न्यूट्रॉन तारों के शुरुआती आपेक्षिकीय जलगतिकी सिमुलेशन।

पल्सर चुंबकमंडल

घूमते न्यूट्रॉन तारे के आसपास का घूमता चुंबकीय क्षेत्र और प्लाज़्मा, यह देखने के लिए निकाला गया कि वह रेडियो तरंगों और उच्च-ऊर्जा कणों को अंतरिक्ष में कैसे फेंकता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: पल्सर की किरण समय-समय पर देखने की रेखा को क्यों पार करती है, और उसका आकार क्या तय करता है?

छोड़ता है: तारे की सतह पर ठीक वही प्लाज़्मा, जहाँ किरण असल में बनती है, भौतिक रूप से अब भी ठीक से समझा नहीं गया है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁵ FLOPS मोटा अनुमान एक विश्वविद्यालय का क्लस्टर, प्रति चुंबकमंडल मॉडल कुछ दिन।तब से: 1999 पल्सर के घूमते चुंबकीय क्षेत्र के शुरुआती वैश्विक सिमुलेशन।

सूर्य का आंतरिक भाग और डायनमो

सूर्य के भीतर संवहन और घूमता गर्म प्लाज़्मा, जिसे यह देखने के लिए मॉडल किया जाता है कि वह चुंबकीय क्षेत्र को कैसे लपेटकर ग्यारह साल का सनस्पॉट चक्र बनाता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: सूर्य की चुंबकीय सक्रियता ग्यारह साल के चक्र में क्यों बढ़ती-घटती है?

छोड़ता है: चक्र की अवधि और आयाम को मॉडल को प्रेक्षित मानों की ओर साधे बिना अभी भरोसे से नहीं दोहरा सकता।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁶ FLOPS मोटा अनुमान एक राष्ट्रीय क्लस्टर, एक सिमुलेटेड चक्र के लिए कुछ हफ़्ते।तब से: 1983 सूर्य के आंतरिक भाग के शुरुआती त्रि-आयामी संवहन सिमुलेशन।

संख्यात्मक सापेक्षता से गुरुत्व-तरंग टेम्पलेट बैंक

द्रव्यमान-अनुपातों और घूर्णनों में फैले सैकड़ों से हज़ारों सिमुलेटेड ब्लैक-होल विलय, जिन्हें तरंगरूप मॉडलों में अंशांकित किया जाता है ताकि डिटेक्टर उन्हें डेटा से मिलाएँ।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: किसी भी ब्लैक-होल विलय का संकेत कैसा दिखता है?

छोड़ता है: सूचियाँ पैरामीटर-समष्टि में विरल हैं, इसलिए उनके बीच के तरंगरूप मॉडल सिमुलेशन नहीं, बैठाए गए अनुमान हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁷ FLOPS मोटा अनुमान विलय के हज़ारों रन, हर एक क्लस्टर पर हफ़्तों का।तब से: 2013 म्रू और सहयोगियों का गुरुत्व-तरंग खगोल विज्ञान के लिए 174 युग्म ब्लैक होल सिमुलेशनों का सूचीपत्र। स्रोत

गुरुत्व-तरंग नकली डेटा चुनौतियाँ

कई डाले गए स्रोतों और यथार्थवादी शोर वाला सिमुलेटेड डिटेक्टर डेटा, जिससे परखा जाता है कि विश्लेषण पाइपलाइनें भीतर छिपे खगोल-भौतिकीय संकेत वापस पा सकती हैं या नहीं।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या कोई विश्लेषण-पाइपलाइन शोर में दबे हर स्रोत को खोज और माप सकती है?

छोड़ता है: शोर आदर्शीकृत है और डाली गई स्रोत आबादी मान ली गई है, इसलिए असली डेटा की पेचीदगियाँ ग़ायब हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁴ FLOPS मोटा अनुमान हज़ारों अतिव्यापी स्रोतों वाली कई लंबी डेटा धाराएँ।तब से: 2006 Mock LISA Data Challenges, अंतरिक्ष-आधारित गुरुत्व-तरंग विश्लेषण के पहले सामुदायिक अंधे परीक्षण। स्रोत

मैग्नेटार चुंबकमंडल और फ़्लेयर सिमुलेशन

मैग्नेटार के बाहर का मुड़ा हुआ चुंबकीय क्षेत्र, यानी ज्ञात सबसे प्रबल क्षेत्र वाला न्यूट्रॉन तारा, जिसे तनाव जमा करते, पुनर्संयोजित होते और ज्वालाएँ छोड़ते देखा जाता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: न्यूट्रॉन तारे का उलझा हुआ क्षेत्र किसी फ़्लेयर में ऊर्जा कैसे उड़ा देता है?

छोड़ता है: बल-मुक्त भौतिकी प्लाज़्मा की जड़ता और असली लपटों को चलाने वाले युग्म-उत्पादन को भूल जाती है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁶ FLOPS मोटा अनुमान क्लस्टर पर सापेक्षिक बल-मुक्त रन।तब से: 2012 पारफ़्रे, बेलोबोरोडोव और हुई का मुड़ते, पुनर्संयोजित होते मैग्नेटार चुंबकमंडलों का सिमुलेशन। स्रोत

ब्लैक-होल छाया और छवि रेंडरिंग

ब्लैक होल और उसकी गर्म गैस के आसपास के वक्र दिक्-काल में खींची गई प्रकाश किरणें, ताकि अनुमान लगे कि दूरबीन को कैसी वलयाकार छवि दिखेगी।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: पृथ्वी से ब्लैक होल के आसपास की दमकती गैस कैसी दिखती है?

छोड़ता है: गैस मॉडल बाद की प्रक्रिया का अनुमान है, इसलिए चित्र माने गए इलेक्ट्रॉन तापमान और चुंबकीय क्षेत्र पर निर्भर है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁵ FLOPS मोटा अनुमान हज़ारों अभिवृद्धि सिमुलेशन स्नैपशॉट में रे ट्रेसिंग।तब से: 2000 फ़ाल्के, मेलिया और एगोल की आकाशगंगा के केंद्र के ब्लैक होल की छाया की सिमुलेटेड छवि। स्रोत

तारों का ब्लैक होल द्वारा ज्वारीय विघटन

एक तारा, जिसे विशाल ब्लैक होल खींचकर तोड़ देता है, उसका मलबा एक धारा में खिंचकर वापस गिरता और चमक उठता है, जिसे जलगतिकी से देखा जाता है।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: फाड़े गए तारे का कितना हिस्सा ब्लैक होल में गिरता है, और फ़्लेयर कितना चमकीला होता है?

छोड़ता है: जिस विकिरण से ज्वाला दिखती है वह केवल अनुमानित है, इसलिए प्रकाश-वक्र का अनुमान लगाया गया है, शुरू से अंत तक सिमुलेट नहीं किया गया।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁶ FLOPS मोटा अनुमान सामान्य सापेक्षता के उपचार वाले स्मूद्ड-पार्टिकल या ग्रिड रन।तब से: 1989 इवांस और कोचानेक का विशाल ब्लैक होल द्वारा तारे के ज्वारीय विखंडन का जलगतिकीय सिमुलेशन। स्रोत

किलोनोवा विकिरणी स्थानांतरण

न्यूट्रॉन-तारा विलय से निकले भारी तत्वों के मलबे का दमकता बादल, रेडियोधर्मी ऊष्मा और विकिरण परिवहन के साथ मॉडल किया गया, ताकि उसकी रोशनी और रंग का अनुमान लगे।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: न्यूट्रॉन-तारा विलय की बाद की चमक कितनी तेज़ और कितनी लाल होती है?

छोड़ता है: सबसे भारी तत्वों की अपारदर्शिता अधूरे परमाणु डेटा पर टिकी है और अनुमानित रंग की अनिश्चितता में हावी रहती है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁴ FLOPS मोटा अनुमान परमाणु अपारदर्शिता डेटा के साथ बहु-आयामी मॉन्टे कार्लो विकिरण परिवहन।तब से: 2010 मेट्ज़गर और सहयोगियों का r-प्रक्रम रेडियोधर्मी क्षय से संचालित विद्युतचुंबकीय समकक्षों का मॉडल। स्रोत

विकिरण पट्टी मॉडलिंग

किसी ग्रह के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र में फँसे उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन, जो विसरण, इंजेक्शन और क्षय से चलते हैं, ताकि उपग्रहों के लिए ख़तरों का अनुमान लगे।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: चुंबकीय तूफ़ानों में फँसे विकिरण के पट्टे क्यों फूलते और खाली होते हैं?

छोड़ता है: तरंग-कण विसरण दरें सीमित मापों से पैरामीटर के रूप में तय की जाती हैं, जो त्रुटि का मुख्य स्रोत है।

इस पर चलता है: लगभग 10¹³ FLOPS मोटा अनुमान तूफ़ान के अंतरालों पर त्रि-आयामी विसरण रन।तब से: 1995 ब्यूटिए और बॉशे का इलेक्ट्रॉन विकिरण-पट्टी का त्रि-आयामी मॉडल। स्रोत

गुरुत्व-तरंगों के लिए तंत्रिका अनुमान

एक तंत्रिका नेटवर्क को कृत्रिम डिटेक्टर-शोर में लाखों सिमुलेटेड विलय-संकेतों पर प्रशिक्षित किया जाता है, ताकि वह किसी नई घटना के संभावित द्रव्यमान, स्पिन और दूरी लगभग तुरंत बता सके।

वह सवाल जिसका यह जवाब देता है: क्या ब्लैक-होल विलय के गुणों का अनुमान सेकंडों में लगाया जा सकता है, इतना जल्दी कि दूरबीनें उस ओर घुमाई जा सकें?

छोड़ता है: यह उतना ही अच्छा है जितना तरंगरूप मॉडल और शोर जिन पर इसे प्रशिक्षित किया गया, और असामान्य संकेत उसके सीखे हुए से बाहर पड़ सकते हैं।

इस पर चलता है: लगभग 10¹⁷ FLOPS मोटा अनुमान सिमुलेटेड तरंग-रूपों पर GPU प्रशिक्षण के हफ़्ते।तब से: 2021 डैक्स और सहकर्मियों का गुरुत्वीय-तरंग घटनाओं के लिए तंत्रिका पश्च-अनुमान। स्रोत