فلکیات اور کائناتیات
کائنات اپنے پہلے منٹوں سے کائناتی جال تک، اور اس کے اندر ستارے، سیارے اور بلیک ہول۔
ہم کائنات کو دوبارہ نہیں چلا سکتے، اس لیے ماہرینِ فلکیات اس کے ماڈل بناتے ہیں۔ کائناتی سمیولیشنز سینڈ باکس کے پوری کائنات والے پیمانے کے سب سے قریب کی حقیقی چیز ہیں۔ یہ اس لیے قابلِ حل رہتی ہیں کہ ایک ذرّہ تقریباً دس لاکھ سورجوں کی نمائندگی کرتا ہے۔
کائناتی N اجسام
تاریک مادّہ اربوں ذرات کے طور پر، جو تقریباً یکساں ابتدائی کائنات سے کششِ ثقل کے تحت تاروں، دیواروں اور خلاؤں کے کائناتی جال میں بڑھتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا ہماری کائنات کا ماڈل وہی بڑے پیمانے کی ساخت اگاتا ہے جو دوربینیں دیکھتی ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: ایک ذرّہ دس لاکھ سورجوں کی نمائندگی کرتا ہے، اس لیے کہکشاں سے چھوٹی کوئی چیز واقعی وہاں نہیں ہوتی۔
چلتی ہے: تقریباً 1017.5 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی سپر کمپیوٹر کا بڑا حصہ، چند ہفتوں کے لیے۔تب سے: 1970 پیبلز کا ایک کہکشاں کے جھرمٹ کی تشکیل کا 300 نقطوں کا ماڈل، ابتدائی ماڈلوں میں سے؛ ستاروں کے جھرمٹوں کے N باڈی رنز 1960 میں فون ہوئرنر سے شروع ہوئے
کہکشاں سازی
گیس کی ٹھنڈک، ستارہ سازی اور سپرنووا کے دھماکے، اور بلیک ہول میں مادّے کا گرنا (ایکریشن) جو باہر کے بہاؤ کو چلاتا ہے، سب تاریک مادّے کے جال کے اوپر تہہ دار۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کہکشائیں ان شکلوں اور جسامتوں میں کیوں آتی ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: ستاروں کی تشکیل اور بلیک ہول کا ردِعمل ایڈجسٹ ہونے والے ذیلی گرڈ نسخوں سے دکھائے جاتے ہیں، اولین اصولوں سے اخذ نہیں کیے جاتے۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی سپر کمپیوٹر کا بڑا ٹکڑا، چند ہفتوں کا رن ٹائم۔تب سے: 1992 بنتی کہکشاؤں کی ابتدائی مشترکہ کششِ ثقل اور گیس کی سمیولیشنز۔
بگ بینگ نیوکلیو سنتھیسس
پہلے بیس منٹ، جب کائنات ایک نیوکلیائی ری ایکٹر تھی جو ہائیڈروجن، ہیلیم اور ذرا سا لیتھیم بنا رہی تھی۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا پیش گوئی شدہ عناصر کے تناسب سب سے پرانی گیس سے ملتے ہیں جسے ہم ناپ سکتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: فرض کرتا ہے کہ ابتدائی کائنات بالکل یکساں تھی، حالانکہ اس میں چھوٹی بے یکسانیاں تھیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ ایک لیپ ٹاپ؛ پورا حساب چند سیکنڈ لیتا ہے۔تب سے: 1967 Wagoner, Fowler اور Hoyle کے ہلکے عناصر کی فراوانی کے پہلے حساب شدہ نتائج۔
کائناتی خرد موجی پس منظر
ابتدائی کائنات کے گرم پلازما میں لہریں، اس وقت تک آگے بڑھائی گئیں جب تک بگ بینگ کے 380,000 سال بعد روشنی آزاد ہوئی۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کون سے کائناتی پیرامیٹر وہ گرم اور سرد دھبوں کا نمونہ پیدا کرتے ہیں جو ہم دیکھتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: فرض کرتا ہے کہ معیاری کائناتی ماڈل درست ہے اور صرف اس کے چھوٹے پیرامیٹروں کے سیٹ کو فٹ کرتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1013 FLOPS موٹا اندازہ ایک ڈیسک ٹاپ ورک اسٹیشن؛ فی پیرامیٹر سیٹ چند منٹ۔تب سے: 1996 سیلجک اور زالدریاگا کا خردموجی آسمان کے لیے تیز بولٹزمان کوڈ۔
کائناتی دوبارہ آئنائزیشن
پہلے ستاروں اور کہکشاؤں کی بالائے بنفشی روشنی جو ابتدائی کائنات کو بھرنے والی برقی طور پر معتدل ہائیڈروجن میں پھیلتی اور اسے آئنائز کرتی ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کائناتی تاریک دور کے بعد کائنات کو کس نے دوبارہ آئنائز کیا؟
چھوڑ دیتا ہے: وہ مدھم، دور کے ماخذ جو زیادہ تر آئنائزیشن کرتے ہیں اب بھی اس سے نیچے ہیں جو کوئی دوربین براہِ راست دیکھ سکے، اس لیے ان کی تعداد آگے بڑھا کر نکالی جاتی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی سپر کمپیوٹر کا بڑا حصہ، چند ہفتوں کے لیے۔تب سے: 1999 پہلے آئنائزڈ بلبلوں کی ابتدائی اشعاعی ترسیل کی سمیولیشنز۔
بین الکہکشانی واسطہ اور لائمن الفا جنگل
کہکشاؤں کے درمیان پھیلی ہوئی پتلی گیس، جو کشش ثقل اور حرارت کے تحت اس وقت تک آگے بڑھائی جاتی ہے جب تک اس کا جذب کا نمونہ کسی دور کے کواسار کے طیف میں ٹمٹماتے لکیروں کے جنگل سے مل نہ جائے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کہکشاؤں کے درمیان کی گیس میں کتنا عام مادّہ ہے، اور وہ کتنا گرم ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: اس مفروضے پر منحصر ہے کہ کہکشاؤں سے بالائے بنفشی روشنی گیس کو کیسے گرم کرتی ہے، جو براہِ راست دیکھی نہیں گئی۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ ایک یونیورسٹی یا قومی کلسٹر، فی سمیولیٹ شدہ حجم چند ہفتے۔تب سے: 1994 لائیمین الفا جنگل دہرانے والی ابتدائی ہائیڈروڈائنامک سمیولیشنز۔
لہری تاریک مادّے کی سمیولیشنز
کائنات کو اس طرح آگے بڑھایا جاتا ہے کہ تاریک مادّہ کلاسیکی ذرّات کے بجائے ایک مربوط کوانٹم لہر ہو جو شروڈنگر اور پوئسن مساواتوں پر چلتی ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: اگر تاریک مادّہ انتہائی ہلکی لہر ہوتا تو کائناتی ساخت کیسی دکھتی؟
چھوڑ دیتا ہے: لہر کی ریزولیوشن کی ضرورت بڑے حجموں کو مشکل بنا دیتی ہے، اور بیریون زیادہ تر چھوڑ دیے جاتے ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1019 FLOPS موٹا اندازہ بڑی موافق جالی والی لہروں کی سمیولیشنزتب سے: 2014 Cosmic structure as the quantum interference of a coherent dark wave (2014) ماخذ
مقامی کائنات کی پابند سمیولیشنز
کائناتی رنز جن کے ابتدائی حالات اس طرح ٹیون کیے گئے کہ ارتقا پایا حجم ہماری کہکشاں کے مشاہدہ شدہ ہمسایوں کو، قریبی جھرمٹوں سمیت، دہراتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا ہم کائنات کے عام ٹکڑے کی بجائے ملکی وے کے اردگرد کی اصل ساختیں سمیولیٹ کر سکتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: پابندیاں شور والے فاصلے کے ڈیٹا سے آتی ہیں، اس لیے مطابقت اعداد و شماری ہے، قطعی نہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1019 FLOPS موٹا اندازہ مقیّد ابتدائی حالات سے بڑے N باڈی یا ہائیڈروڈائنامک رنزتب سے: 2010 Constrained Local UniversE Simulations (CLUES) (2010) ماخذ
کائناتی ایمولیٹر
مہنگی کائناتی سمیولیشنز کا ایک معمولی مجموعہ ایک تیز انٹرپولیٹر کی تربیت کے لیے استعمال ہوتا ہے جو قریبی پیرامیٹر قدروں کے لیے مادّے کے طاقتی طیف جیسے اعداد و شمار کی پیش گوئی کرتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا ہم صرف چند درجن سمیولیشنز سے ہزاروں پیرامیٹر انتخابوں کے لیے ساخت کی پیش گوئی کر سکتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: یہ صرف اس پیرامیٹر کی حد اور شماریات کا احاطہ کرتا ہے جس پر اسے تربیت دی گئی۔
چلتی ہے: تقریباً 1018 FLOPS موٹا اندازہ درجنوں N اجسام رنز کا ڈیزائن، پھر تقریباً مفت پیش گوئیاںتب سے: 2010 The Coyote Universe III: simulation suite and precision emulator (2010) ماخذ
ستاروں کی آبادی کی ترکیب
ستاروں کی کئی نسلوں کی مجموعی روشنی ستاروں کے ارتقائی راستوں اور طیفوں سے جمع کی جاتی ہے، تاکہ کہکشاں کے رنگوں سے عمریں، کمیتیں اور ستارہ سازی کی تاریخ پڑھی جا سکے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ستاروں کا کون سا مرکب کہکشاں کو اس کا رنگ دیتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: ستاروں کے راستوں اور طیفی کتب خانوں کی اپنی غیر یقینیاں ہوتی ہیں، جیسے ارتقا کے آخری مراحل کے لیے۔
چلتی ہے: تقریباً 109 FLOPS موٹا اندازہ سستی طیف سازی، عمروں اور دھاتیت کی جالی پر دہرائی گئی۔تب سے: 1983 Bruzual کا کہکشاؤں کا طیفی ارتقا، ابتدائی قسم کے نظام۔ ماخذ
کہکشانی کیمیائی ارتقا
وقت کے ساتھ کسی کہکشاں میں بھاری عناصر کا جمع ہونا، گیس کے اندر آنے، ستاروں کی تشکیل، ستاروں کی موت اور گیس کے باہر جانے سے، جو جڑی ہوئی شرح مساواتوں کے مجموعے کی شکل میں لکھا جاتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ایک کہکشاں نے اپنا لوہا اور آکسیجن کیسے جمع کیے؟
چھوڑ دیتا ہے: ملاپ اور گیس کے بہاؤ کو چند آزاد پیرامیٹرز میں ملا دیا گیا ہے، اس لیے ماڈل فٹ تو بیٹھتا ہے مگر پیش گوئی نہیں کرتا۔
چلتی ہے: تقریباً 108 FLOPS موٹا اندازہ کم کمپیوٹنگ سے شرحی مساوات کا انٹیگریشن، پیرامیٹروں پر اسکین کیا گیا۔تب سے: 1968 Tinsley کا کہکشاؤں میں ستاروں اور گیس کے ارتقا کا ماڈل۔ ماخذ
نیم تحلیلی کہکشاں کی تشکیل
کہکشائیں تاریک مادّے کی سمیولیشن کے ضم ہوتے ہالوز پر ٹھنڈک، ستارہ سازی اور ردعمل کے سادہ قواعد کے ساتھ پینٹ کی جاتی ہیں، ہر کہکشاں کو بہت کم کمپیوٹنگ میں ٹریک کرتے ہوئے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: تاریک مادّے کے ہالے ہر سائز کی کتنی کہکشائیں رکھتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: ستارہ سازی اور ردِعمل کے نسخے اخذ کیے جانے کے بجائے ٹھیک بٹھائے جاتے ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1013 FLOPS موٹا اندازہ کئی ملین انضمام کے درختوں پر لاگو قاعدے، ہائیڈروڈائنامکس سے کہیں سستے۔تب سے: 1993 کوفمین، وائٹ اور گائیڈورنی کی ضم ہوتے تاریک مادّے کے ہالوں میں کہکشاں کی تشکیل۔ ماخذ
خود تعامل کرنے والے تاریک مادّے کی سمیولیشن
تاریک مادّے کے ذرات کو ایک دوسرے سے بکھرنے دیا جاتا ہے، تاکہ ہالو کے مرکز چپٹے ہوں اور ساتھی کہکشائیں شکل بدلیں، اور کہکشاؤں کے مشاہدات سے جانچا جاتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا تاریک مادّے کے ذرات ٹکراتے ہیں، اور کیا اس سے کہکشاؤں کے مرکز نرم ہو جاتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: عرضی تراش ایک آزاد عدد ہے، اور بیریونی ردِعمل اسی مرکز کی نقل کر سکتا ہے یا اسے چھپا سکتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ بکھراؤ کے قدم کے اضافے کے ساتھ N باڈی رنز۔تب سے: 2000 Yoshida, Springel, White اور Tormen کا کمزور خود باہمی عمل والا تاریک مادّہ اور تاریک ہالوں کی ساخت۔ ماخذ
بھاری نیوٹرینو والی کائناتی سمیولیشن
چھوٹی کمیت والے نیوٹرینو ساخت کی تشکیل کے رن میں ذرّات یا جالی کے سیال کے طور پر شامل کیے جاتے ہیں، تاکہ کائناتی جال کی نمو پر اثر ناپا جا سکے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: نیوٹرینو کی کمیت کائناتی ساختوں کی نمو کو کتنا سست کرتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: نیوٹرینو کا حرارتی شور ذرّاتی اسکیموں کو شور آلود بنا دیتا ہے، اور ان کی کمیت خود بھی معلوم نہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ نیوٹرینو کے اضافی جزو کے ساتھ بڑے حجم کے N باڈی رنز۔تب سے: 2008 Brandbyge، Hannestad، Haugboelle اور Thomsen کا غیر خطی مادّے کے طاقتی طیف پر حرارتی نیوٹرینو حرکت کا اثر۔ ماخذ
ترمیم شدہ کشش ثقل میں ساخت کی تشکیل
N باڈی رنز جن میں بڑے پیمانے پر کشش ثقل عمومی اضافیت سے ہٹ جاتی ہے، اور ایک اسکریننگ کا طریقہ اسے قریب میں بحال کر دیتا ہے، تاکہ کائنات کو نئی قوتوں کے لیے آزمایا جا سکے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا کشش ثقل میں تبدیلی کائناتی ساخت میں اپنا نشان چھوڑے گی؟
چھوڑ دیتا ہے: ہر نظریے کو اپنا مخصوص سولور چاہیے، اور درست چھان بین مہنگی پڑتی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ N باڈی رنز جو ہر قدم پر ایک اضافی غیر خطی میدان کی مساوات حل کرتے ہیں۔تب سے: 2008 اویزو کا f(R) کائناتوں کا غیر خطی ارتقا، طریقۂ کار۔ ماخذ
سمیولیٹ کائناتوں میں کمزور عدسہ کاری کی شعاع کا سراغ
روشنی کی شعاعیں ایک بڑی سمیولیشن کے مادّے میں سے ٹریس کی جاتی ہیں تاکہ کہکشاؤں کی شکلوں کے ہلکے بگاڑ کی پیش گوئی ہو اور سروے کو کیلیبریٹ کیا جا سکے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: بیچ کے مادّے سے دور کی کہکشاؤں کی شکلیں کتنی کھنچ جاتی ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: متعدد سطحوں کے تخمینے اور محدود ریزولیوشن سب سے چھوٹی عدسہ سازی کی ساختوں کو دھندلا دیتے ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ سینکڑوں N باڈی تصاویر میں شعاع نگاری۔تب سے: 2000 جین، سیلجک اور وائٹ کی بڑے پیمانے کی ساخت سے کمزور عدسہ سازی کی شعاع نگاری کی سمیولیشنز۔ ماخذ
کائناتی تاروں کے نیٹ ورک کا ارتقا
ابتدائی فیز ٹرانزیشن سے بچی ہوئی باریک، کھنچی ہوئی خامیوں کا ایک نیٹ ورک، جسے ارتقا دے کر دیکھا جاتا ہے کہ کتنے حلقے اور لمبی تاریں بچتی ہیں اور وہ کیسے کششِ ثقل پیدا کریں گی۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا کائناتی تار، اگر موجود ہوں، ایسے نمونے میں ٹھہرتے ہیں جو پیمانے سے آزاد رہتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: میدانی نظریے کے رنز حقیقت پسندانہ تار کی چوڑائیوں تک نہیں پہنچ سکتے، اور پیمانے کا دائرہ صرف اندازے کو آگے بڑھا کر ہی قریب آتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1014 FLOPS موٹا اندازہ پھیلتے ڈبے میں نامبو گوتو یا میدانی نظریے کی سمیولیشنز۔تب سے: 1985 Albrecht اور Turok کا کائناتی تاروں کے ارتقا کا حساب۔ ماخذ
ابتدائی کائنات کے لیٹس میدان کی حرکیات
جالی پر غیر سمتی میدان افراط کے اختتام تک آگے بڑھائے جاتے ہیں تاکہ دیکھا جائے کہ انفلیٹان کی توانائی ایک پرتشدد گونج دار دھماکے میں ذرّات کو کیسے دی جاتی ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کائناتی انفلیشن کے بعد کائنات کیسے گرم ہوئی؟
چھوڑ دیتا ہے: کلاسیکی میدان کوانٹم اتار چڑھاؤ کی جگہ لیتے ہیں، جو صرف اس وقت تک درست ہے جب تک قبضے کے اعداد بڑے ہوں۔
چلتی ہے: تقریباً 1013 FLOPS موٹا اندازہ کلاسیکی لیٹس میدان کے رنز، ہر طرف چند ہزار نقطوں تک۔تب سے: 1996 خلیبنکوف اور تکاچیو کا انفلیٹان کا کلاسیکی انحطاط۔ ماخذ
کہکشانی کائناتی شعاعوں کا پھیلاؤ
سپرنووا سے آنے والے باردار ذرات پھیلاؤ، توانائی کے نقصان اور مرکزی ردعمل کے تحت کہکشاں میں بھٹکتے ہیں، تاکہ پیش گوئی ہو کہ زمین تک کیا پہنچتا ہے اور وہ کون سی گاما شعاعیں خارج کرتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کائناتی شعاعیں کہکشاں میں کیسے پھیلتی ہیں، اور اپنے پیچھے کیا چھوڑتی ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: کہکشاں کا مقناطیسی میدان اور گیس کی تقسیم ہموار کر دیے جاتے ہیں، اس لیے پھیلاؤ کے عددی سر ٹھیک بٹھائے جاتے ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ پیرامیٹرز کی جالی پر نقل و حمل کی مساوات کا عددی حل۔تب سے: 1998 Strong اور Moskalenko کا کہکشاں میں کائناتی شعاعوں کے نیوکلیونز کا پھیلاؤ۔ ماخذ
قابلِ تفرق کائناتی سمیولیشن
ساخت کی نشوونما کی ایک پارٹیکل میش سمیولیشن جو اس طرح لکھی گئی کہ گریڈیئنٹ اس میں سے گزر سکیں، تاکہ ابتدائی حالات یا پیرامیٹر براہِ راست مشاہدہ شدہ کہکشاؤں کے مطابق ٹھیک کیے جا سکیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کون سا ابتدائی کثافتی میدان اور کائناتیات ان کہکشاؤں کو دوبارہ بناتے ہیں جو ہم واقعی دیکھتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: تیز ذرّہ-جال کی اسکیم چھوٹے پیمانوں پر موٹی ہے، اس لیے یہ بڑے ڈھانچوں کے لیے ٹھیک بیٹھتی ہے، کہکشاؤں کے اندرون کے لیے نہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ سینکڑوں GPU گھنٹے ہر فٹ کیے گئے حجم کے لیے۔تب سے: 2020 موڈی اور ساتھیوں کا FlowPM، تقسیم شدہ TensorFlow ذرّہ اور جالی کا کائناتی سالور۔ ماخذ
مصنوعی آسمانی سروے کی فہرستیں اور تصاویر
کہکشاؤں، ستاروں اور عارضی اجسام کی ایک نقلی کائنات سمیولیشنز سے بنائی جاتی ہے، پھر اسے ان پکسل تصاویر میں بدلا جاتا ہے جو ایک سروے دوربین اور اس کی پائپ لائن ریکارڈ کرتی، شور، آمیزش اور آلے کے اثرات کے ساتھ۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا سروے کا سافٹ ویئر ایسے آسمان سے حقیقی کائناتیات بحال کر لے گا جس کی سچائی ہم جانتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: مصنوعی آسمان میں صرف وہ طبیعیات اور آلات کے اثرات ہیں جو اس کے مصنفین نے شامل کرنے کا سوچا، اس لیے غیر متوقع نظامی خامیاں غیر متوقع ہی رہتی ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ فہرست اور تصویر بنانے کے لیے چند سپر کمپیوٹر مختص وقتوں پر مہینے۔تب سے: 2021 LSST ڈارک انرجی سائنس کولیبریشن کا DC2 سمیولیٹ آسمانی سروے۔ ماخذ
کہکشاؤں کے تصادم اور انضمام کی سمیولیشن
دو کہکشاؤں کو آزمائشی ستاروں کی ڈسکیں سمجھا جاتا ہے جو کشش ثقل کے تحت ایک دوسرے کے پاس سے گزرتی ہیں، تاکہ دکھایا جائے کہ مدّی دمیں، پل اور انضمام کیسے بنتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا بعض کہکشاؤں کے گرد دکھائی دینے والی ستاروں کی لمبی دھاریں ماضی کی قریبی مڈبھیڑ سے آتی ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: ابتدائی ورژن ستاروں کی ایک دوسرے اور گیس پر کششِ ثقل نظرانداز کرتے ہیں، اور کسی حقیقی جوڑے سے کوئی ایک مطابقت صرف ایک ممکنہ تاریخ ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ گھنٹوں سے دنوں تک ایک ورک سٹیشن پر، ایک جدید اعلیٰ ریزولیوشن کے انضمام کے لیے۔تب سے: 1972 Toomre اور Toomre کے کہکشانی پلوں اور دموں کے محدود تین جسمی حساب۔ ماخذ
ستاروں کا ارتقا
ایک ستارہ گیس کی تہہ در تہہ خولوں کے طور پر، جو اپنی پیدائش سے سفید بونے، نیوٹران ستارے یا بلیک ہول تک اپنا ایندھن جلاتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: اس کمیت کا ستارہ کتنی دیر جیتا ہے، اور کیسے مرتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: ہمرفت اور گردش کو تلاطم کو براہِ راست حل کرنے کے بجائے پیرامیٹر شدہ نسخوں سے لیتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ ایک لیپ ٹاپ؛ پورا ارتقائی راستہ چند منٹ لیتا ہے۔تب سے: 1955 ہوئل اور شوارزشلڈ کے سرخ دیو ستاروں کے ابتدائی حسابی ماڈل۔
مرکز کے ڈھہنے والے سپرنووا
ایک بھاری ستارے کا آخری سیکنڈ: مرکز کا گرنا، نیوٹرینو کا بہہ نکلنا، اور ایک جھٹکے کی لہر جو یا تو ستارے کو پھاڑ دیتی ہے یا رک جاتی ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ایک بھاری ستارے کے دھماکے کو کون سا طریقِ کار چلاتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: رکے ہوئے جھٹکے کو دوبارہ زندہ کرنے والا طریقہ ابھی طے نہیں ہوا، اور ماڈل ستارے سے ستارے مختلف ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی سپر کمپیوٹر کا بڑا حصہ، مہینوں کے لیے۔تب سے: 1966 Colgate اور White کے مرکز کے ڈھہنے کے پہلے کمپیوٹر ماڈل۔
ستاروں کی تشکیل
ٹھنڈے گیس کے بادل کششِ ثقل کے تحت ستاروں کے جھرمٹوں میں ڈھہتے ہیں، جب کہ ہنگامہ خیزی اور مقناطیسی میدان پیچھے دھکیلتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ستارے ان کمیتوں کے پھیلاؤ کے ساتھ کیوں بنتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: ابھی تک پورا بادل اور وہ چھوٹے پیمانے، جہاں اصل میں ایک ستارہ بنتا ہے، دونوں حل نہیں کر سکتا۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ ایک یونیورسٹی یا قومی کلسٹر، ایک بادل کے لیے چند ہفتے۔تب سے: 1969 لارسن کا ستارہ بنانے والے بادل کے انہدام کا پہلا حسابی نتیجہ۔
ستاروں کی ارتعاشات
ستارے کے اندر گونجتی صوتی اور ثقلی (گریویٹی) لہریں، جن کا حساب لگایا جاتا ہے تاکہ روشنی کی ٹمٹماہٹ کا وہ نمونہ بتایا جا سکے جو دوربین دیکھے گی۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ستارے کی ڈگمگاہٹ ہمیں اس کے اندر کے بارے میں کیا بتاتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: صرف بیرونی تہیں اچھی طرح معلوم ہیں۔ بالکل مرکز اب بھی قیاس کا معاملہ ہے، براہِ راست پیمائش کا نہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ ایک لیپ ٹاپ؛ پورا ارتعاشی طیف چند منٹ لیتا ہے۔تب سے: 1975 سورج کی مشاہدہ شدہ پانچ منٹ کی دھڑکنوں سے ملائے گئے ابتدائی حساب شدہ ارتعاشی ماڈل۔
ثنائی ستارے کا ارتقا
دو ستارے اتنے قریب گردش کرتے ہیں کہ ایک دوسرے سے گیس کھینچ لیں، کمیت بدل لیں، مل جائیں یا کثیف باقیات کے بندھے جوڑے کے طور پر ختم ہوں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا یہ ستاروں کا جوڑا انضمام، بچ جانے والے جوڑے یا ثقلی لہروں کے ماخذ پر ختم ہوگا؟
چھوڑ دیتا ہے: دو ستاروں کے درمیان کمیت کی منتقلی کو اب بھی بنیادی اصولوں سے اخذ کرنے کے بجائے ایڈجسٹ ہونے والے چند نسخوں سے ظاہر کیا جاتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ ایک لیپ ٹاپ؛ ثنائی ستاروں کی ایک آبادی منٹوں میں ارتقا پاتی ہے۔تب سے: 1967 قریبی ثنائی ستاروں کے درمیان کمیت کی منتقلی کے ابتدائی حساب شدہ ماڈل۔
ستاروں کی فضائیں اور طیف
ستارے کی بیرونی تہوں سے نکلتی روشنی، درجہ حرارت اور ترکیب کے لحاظ سے حساب کی جاتی ہے تاکہ اس طیف کی پیش گوئی ہو جو دوربین ریکارڈ کرے گی۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: یہ ستارہ کس چیز سے بنا ہے، اور اس کی سطح کتنی گرم ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: ایک ہموار، پرسکون فضا فرض کرتا ہے، جبکہ ستاروں کے دھبے اور ترسیلی خانے اصل سطح کو کھردرا کرتے ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1013 FLOPS موٹا اندازہ ایک ورک اسٹیشن؛ فی ماڈل کیے گئے ستارے چند گھنٹے۔تب سے: 1967 ناپے گئے ستاروں کے طیف سے ملائے گئے ابتدائی حساب شدہ ماڈل فضائیں۔
سپرنووا نیوٹرینو کے ذائقے کا ارتقا
گرتے ہوئے ستارے سے نکلنے والی نیوٹرینو کی گھنی دھار، جس کی پیروی کی جاتی ہے جب وہ ایک دوسرے سے بکھرتے اور ذائقہ بدلتے ہیں، جو دھماکے اور بننے والے عناصر پر اثر ڈالتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ایک سپرنووا کے اندر کی بھیڑ میں نیوٹرینو اپنی قسم کیسے بدلتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: پورا مسئلہ دھماکے کے ساتھ حل کرنے کے لیے بہت بڑا ہے، اس لیے ذائقے کی طبیعیات چھوٹے، سادہ ڈبوں میں لی جاتی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1015 FLOPS موٹا اندازہ چند ابعاد میں جڑی کوانٹم حرکی مساواتیں۔تب سے: 2006 Duan، Fuller، Carlson اور Qian کی سپرنووا ماحول میں مربوط غیر خطی نیوٹرینو ذائقے کی تبدیلی کی سمیولیشن۔ ماخذ
ستارے کی سطح پر ہمرفت کی سمیولیشن
کسی ستارے کی ابلتی ہوئی سطحی تہیں تین جہتوں میں شعاع ریزی کے ساتھ حساب کی جاتی ہیں، تاکہ دانہ داری اور طیفی لکیروں کی شکلیں دوبارہ بنائی جا سکیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ستارے کی سطح کیسی دکھتی ہے، اور اس کی لکیریں کیسے بنتی ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: صرف ایک پتلا ٹکڑا ماڈل کیا گیا ہے، اور نیچے کی گہری تہیں ایک جہتی ستاروں کے ماڈلوں سے مسلط کی گئی ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1015 FLOPS موٹا اندازہ سطح کے ایک ٹکڑے کی تین جہتی شعاعی آبی حرکیات۔تب سے: 1998 Stein اور Nordlund کی شمسی دانہ داری کی سمیولیشنز۔ ماخذ
مشترکہ لفافے کا ارتقا
ایک کمپیکٹ ستارہ اپنے ساتھی کی پھولی ہوئی بیرونی تہوں کے اندر چکر کھاتا ہوا، گیس کو باہر پھینکتا یا ضم ہوتا ہے، جسے ہائیڈروڈائنامکس سے دیکھا جاتا ہے کہ کون سے قریبی ثنائی ستارے بچتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا چکر کھاتا ستارہ لفافہ باہر پھینکتا ہے یا مرکز سے مل جاتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: رنز حقیقی واقعے سے کہیں مختصر ہیں اور گیس کو ٹھنڈا نہیں کر سکتے، اس لیے آخری فاصلے غیر یقینی رہتے ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ چند مداروں کے تین جہتی آبی حرکی رنز۔تب سے: 1996 راسیو اور لیویو کی مشترکہ لفافے والے نظاموں کی ہائیڈروڈائنامک سمیولیشنز۔ ماخذ
ثنائی ستاروں کی آبادی کی ترکیب
کئی ملین دوہرے ستارے کمیت کی منتقلی، مدوجزر اور سپرنووا دھکوں کے تیز قاعدوں کے ساتھ ارتقا پاتے ہیں، تاکہ پیش گوئی ہو کہ ایک کہکشاں میں کتنے انضمام، نووا اور ثقلی لہروں کے ذرائع ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ایک کہکشاں کتنے بلیک ہول اور نیوٹران ستاروں کے جوڑے بناتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: تیز فٹ کرنے والے کلیے تفصیلی ستاروں کے ماڈلوں کی جگہ لیتے ہیں، اس لیے نایاب نتائج فرض کیے گئے قواعد پر منحصر ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ تحلیلی فٹ کے ذریعے ارتقا پانے والے کئی ملین دوہرے ستارے۔تب سے: 2002 ہرلی، ٹاؤٹ اور پولز کا مدوجزر سمیت دوہرے ستاروں کا تیز ارتقا، آبادی کے مطالعوں کے لیے۔ ماخذ
کولیپسار اور گاما شعاعی دھماکے کے جیٹ
ایک بھاری ستارہ جو بلیک ہول میں ڈھہتا اور ستارے کے لفافے میں سے ایک جیٹ چلاتا ہے، جسے اضافیتی ہائیڈروڈائنامکس سے دیکھا جاتا ہے کہ دھماکہ باہر نکل سکتا ہے یا نہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا ڈھہتے ستارے سے نکلنے والا جیٹ باہر نکل کر گاما شعاعی دھماکہ بنا سکتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: جیٹ کا آغاز ہاتھ سے لگایا جاتا ہے، کیونکہ مرکزی انجن اتنا چھوٹا اور تیز ہے کہ غلاف کے ساتھ اس کا پیچھا نہیں کیا جا سکتا۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ محوری تشاکل سے تین بعدی اضافیتی ہائیڈروڈائنامکس تک۔تب سے: 1999 میک فیڈین اور ووسلی کی گاما شعاعوں کے دھماکوں اور ناکام سپرنووا کے دھماکوں کے لیے کولیپسار سمیولیشنز۔ ماخذ
فلکی کیمیائی ردعمل کے نیٹ ورک
ایک ٹھنڈے بین النجمی بادل میں سینکڑوں گیس کے مرحلے اور دانے کی سطح کے ردعمل کو مربوط کیا جاتا ہے تاکہ پیش گوئی ہو سکے کہ کون سے سالمے بنتے ہیں اور ستاروں کے بننا شروع ہونے پر وہ کیسے ختم ہوتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ٹھنڈے بادل میں کون سے مالیکیول بنتے ہیں، اور کتنی تیزی سے؟
چھوڑ دیتا ہے: بہت سے شرحی عددی گتانک صرف کمرے کے درجہ حرارت پر ناپے گئے ہیں یا اندازے سے لیے گئے ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 108 FLOPS موٹا اندازہ ہزاروں انواع کی سخت شرح مساواتیں، فی بادل سستی۔تب سے: 1973 ہربسٹ اور کلیمپرر کا گھنے بین النجمی بادلوں میں سالموں کے بننے اور ختم ہونے کا ماڈل۔ ماخذ
بین النجمی مقناطیسی تلاطم
ایک قابلِ دباؤ، مقناطیسی گیس جسے ایک دوری ڈبے میں ہلایا جاتا ہے تاکہ معلوم ہو کہ ہنگامہ خیزی کتنی تیزی سے توانائی کھوتی ہے، جو طے کرتی ہے کہ بادل کتنی تیزی سے ستاروں میں گر کر سمٹتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: بین النجمی گیس میں تلاطم کتنی تیزی سے ماند پڑتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: عددی اتلاف حقیقی چھوٹے پیمانے کی طبیعیات کی جگہ لیتا ہے، اور ڈبے میں نہ دیواریں ہیں نہ کشش ثقل۔
چلتی ہے: تقریباً 1015 FLOPS موٹا اندازہ اعلیٰ ریزولیوشن پر تین جہتی MHD رنز۔تب سے: 1998 Stone, Ostriker اور Gammie کا قابلِ دباؤ مقناطیسی آبی حرکی تلاطم میں اتلاف۔ ماخذ
سیاروں کی تشکیل
ایک نوجوان ستارے کے گرد قرص میں گرد چپک کر کنکروں، چھوٹے سیاراتی اجسام اور آخرکار سیاروں میں بدلتی ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: گرد کی ایک ٹکیہ کیسے نظامِ شمسی بن جاتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: کنکر سے کلومیٹر چوڑے پلانیٹسمل تک کا قدم اب بھی اخذ ہونے سے زیادہ فرض کیا گیا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1015 FLOPS موٹا اندازہ ایک یونیورسٹی کلسٹر، ایک قرص کے لیے چند دن سے چند ہفتے۔تب سے: 1978 گرین برگ اور ساتھیوں کے سیاروی ذرّات کے جمع ہونے کے پہلے عددی تجربے۔
مداری حرکیات
سیارے اربوں سال تک ایک دوسرے کو کھینچتے ہیں، اور سیارچے اور دم دار ستارے ان کے بیچ سے گزرتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا نظامِ شمسی مستحکم ہے، اور کیا یہ سیارچہ کسی چیز سے ٹکرائے گا؟
چھوڑ دیتا ہے: انتشار کا مطلب ہے کہ ایک چھوٹی گول کرنے کی غلطی کافی دیر بعد جواب پلٹ سکتی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1013 FLOPS موٹا اندازہ ایک ڈیسک ٹاپ کمپیوٹر؛ اربوں سال دنوں میں سما جاتے ہیں۔تب سے: 1988 Sussman اور Wisdom کے ڈیجیٹل اورری نے پلوٹو کے مدار میں انتشار پایا۔
سیاروں اور بیرونی سیاروں کی فضا
دوسری دنیاؤں کے لیے ڈھالے گئے موسمیاتی ماڈل: مختلف گیسیں، کششِ ثقل، گردش اور ستارے کی روشنی۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا اس سیارے کی سطح پر مائع پانی بچ سکتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: زمین سے ماپے گئے بادل اور کیمیا کے پیرامیٹرائزیشن ایسی فضاؤں پر لاگو کرتا ہے جو بہت مختلف طرح برتاؤ کر سکتی ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1015 FLOPS موٹا اندازہ ایک یونیورسٹی کلسٹر، فی سمیولیٹ شدہ سیارہ سال چند دن۔تب سے: 1969 لیووی اور منٹز کا مریخ کا پہلا عمومی گردش کا ماڈل۔
سیاروں کا اندرون اور ڈائنمو
سیارے کے گہرے اندر گرم، ہمرفت کرتی چٹان یا دھات، جس کی ماڈلنگ سے دیکھا جاتا ہے کہ آیا وہ مقناطیسی میدان بناتی ہے اور حرارت سطح تک کیسے نکلتی ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: اس سیارے کا مقناطیسی میدان کیوں ہے، اور اسی جسامت کے دوسرے سیارے کا کیوں نہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: حقیقی سیارے کے مرکز سے کہیں نرم لزوجت اور گردش کی شرح پر چلتا ہے، پھر فرض کر کے بڑھایا جاتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی کلسٹر، ایک اندرونی ماڈل کے لیے چند ہفتے۔تب سے: 1995 زمین کا میدان پیدا کرنے والے جیو ڈائنمو کے ابتدائی تین بعدی کمپیوٹر ماڈل۔
ٹکراؤ سے گڑھے بننا
ایک سیارچہ یا دم دار ستارہ کسی سیارے سے ٹکراتا ہے، جس کا ماڈل زمین میں صدماتی لہر سے لے کر گڑھے، ملبے اور باقی رہ جانے والے موسمیاتی اثرات تک بنایا جاتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: اس ٹکرانے والے جسم سے کتنا بڑا گڑھا بنے گا اور کتنا نقصان ہوگا؟
چھوڑ دیتا ہے: ٹکرانے والے جسم کی مضبوطی اور اندرونی ساخت عموماً صرف اس کی جسامت اور رفتار سے اندازاً نکالی جاتی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1014 FLOPS موٹا اندازہ ایک ورک اسٹیشن یا چھوٹا کلسٹر، فی ٹکراؤ منظرنامہ چند گھنٹے۔تب سے: 1980 ڈائنوسار کے خاتمے کے مفروضے سے متحرک ٹکراؤ کے گڑھوں کی ابتدائی ہائیڈروکوڈ سمیولیشنز۔
ماورائے شمسی سیاروں کی دریافت اور خصوصیات
کسی سیارے سے اس کے ستارے کی روشنی میں جو مدھم پن یا ڈگمگاہٹ آئے گی اس کا حساب لگایا جاتا ہے تاکہ اسے دوربین کے حقیقی ڈیٹا سے ملا کر اس کی جسامت اور مدار نکالا جائے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا روشنی میں وہ کمی واقعی کوئی سیارہ ہے، اور اگر ہے تو کتنا بڑا؟
چھوڑ دیتا ہے: ستاروں کے دھبے اور ستاروں کی ارتعاشی لرزش کسی سیارے کے اشارے کی اتنی نقل کر سکتی ہے کہ خودکار تلاش دھوکا کھا جائے۔
چلتی ہے: تقریباً 1013 FLOPS موٹا اندازہ ایک ورک اسٹیشن؛ فی امیدوار سگنل چند منٹ سے چند گھنٹے۔تب سے: 1984 ماورائے شمسی سیاروں کی پہلی تلاشوں کی منصوبہ بندی کے لیے استعمال ہونے والے ابتدائی حساب شدہ روشنی کے منحنی ماڈل۔
دیو ہیکل ٹکراؤ کی سمیولیشنز
دو سیارہ نما اجسام کے ٹکراؤ کی ہموار ذرّاتی آبی حرکیات، جس میں پگھلاؤ اور ملبہ ٹریک کیا جاتا ہے جو جمع ہو کر چاند بن سکتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا نوجوان سیاروں کے ٹکراؤ سے چاند بن سکتا تھا؟
چھوڑ دیتا ہے: نتائج حالت کی مساوات اور فرض کی گئی ابتدائی گردش اور زاویے پر منحصر ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ حقیقت پسند حالت کی مساواتوں کے ساتھ کئی ملین SPH ذرّاتتب سے: 2001 Origin of the Moon in a giant impact near the end of Earth's formation (2001) ماخذ
سیاروں کی آبادی کی ترکیب
تیز نیم تجزیاتی سیارہ سازی کے ماڈل ہزاروں سمیولیٹ شدہ نظاموں کے لیے چلائے جاتے ہیں تاکہ اعداد و شماری آبادی بنے جس کا موازنہ ماورائے شمسی سیاروں کے سروے سے ہو۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: سیاروں کی کمیتوں اور مداروں کا کون سا ملاپ کوئی دیا گیا تشکیلی نظریہ پیش گوئی کرتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: ہر نظام ایک سادہ یک بعدی ماڈل ہے، مکمل ہائیڈروڈائنامک رن نہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1014 FLOPS موٹا اندازہ ہزاروں سستے ایک جہتی ڈسک رنزتب سے: 2004 Toward a deterministic model of planetary formation I (2004) ماخذ
ماورائے شمسی سیاروں کی فضا کی بازیافت
ایک ماڈل فضا ہزاروں بار ایک ترسیلی یا اخراجی طیف کے مقابلے میں چلائی جاتی ہے تاکہ درجۂ حرارت اور مالیکیولی مقدار کا اندازہ لگایا جا سکے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کسی دور کے سیارے کی ہوا کس چیز سے بنی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: ایک جہتی ماڈل محدود معیار کے ڈیٹا پر فٹ کیے جاتے ہیں، اس لیے متعدد حل عام ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1012 FLOPS موٹا اندازہ ایک بیزین نمونہ ساز میں کئی ملین طیف کی تشخیصیں۔تب سے: 2009 مدھوسودھن اور سیگر کا بیرونی سیاروں کی فضا کے درجہ حرارت اور مقدار کی بازیابی کا طریقہ۔ ماخذ
قابلِ رہائش پٹی کے موسم کی ماڈلنگ
ایک پتھریلے سیارے کا یک بعدی موسمیاتی ماڈل، اس کے ستارے سے مختلف فاصلوں پر، جو ستارے کی روشنی، گرین ہاؤس گیسوں اور بادلوں کو متوازن کر کے دیکھتا ہے کہ مائع پانی کہاں ٹھہر سکتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کوئی سیارہ اپنے ستارے سے کتنا دور ہو سکتا ہے اور پھر بھی مائع پانی رکھ سکتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: ایک ستون بادل یا دن رات کا فرق ظاہر نہیں کر سکتا، اس لیے زون کے کنارے تین جہتی ماڈلوں کے ساتھ حرکت کرتے ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 106 FLOPS موٹا اندازہ ایک یک بعدی اشعاعی و حرارتی ستون، لیپ ٹاپ کے لیے کافی ہلکا۔تب سے: 1993 کاسٹنگ، وٹمائر اور رینالڈز کے مرکزی سلسلے کے ستاروں کے گرد قابلِ رہائش پٹیاں۔ ماخذ
سٹریمنگ عدم استحکام سے سیاروی ذرّات کی تشکیل
گیسی قرص میں گرد کے ذرات پہلے کلومیٹر کے سائز کے اجسام میں گچھے بنتے ہیں، جنہیں ذرات اور گیس سے سمیولیٹ کیا جاتا ہے کہ آیا ہنگامہ انہیں ڈھہنے کے لیے کافی مرتکز کر سکتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کنکر مل کر سیاروں کی پہلی بنیادی اینٹیں کیسے بناتے ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: چھوٹے ڈبے ڈسک کے ایک حصے کو ڈھانپتے ہیں، اور ذرّوں کے سائز ایک تنگ دائرے میں رہتے ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ سیکڑوں ملین ذرّات کے ساتھ تین جہتی مقامی ڈبے کے رنز۔تب سے: 2007 جوہانسن اور ساتھیوں کی متلاطم ستارہ گرد قرصوں میں سیاروی ذرّات کی تیز تشکیل۔ ماخذ
سیارے اور قرص کا تعامل اور ہجرت
ایک سیارہ اس گیسی قرص میں جڑا ہوا جس سے وہ بنا، جو ایک مرغولہ نما لہر کھینچتا ہے جو اسے اندر یا باہر کی طرف گھسیٹتی ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: سیارے اس جگہ سے کیوں ہٹتے ہیں جہاں وہ بنے تھے؟
چھوڑ دیتا ہے: ہجرت کی شرح قرص کی حرحرکیات اور لزوجت کے لیے حساس ہے، جن کا علم کم ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1014 FLOPS موٹا اندازہ ہزاروں مداروں کے لیے ہائیڈروڈائنامک ڈسک کے رنز۔تب سے: 2000 کلے کی سیاروں کے ایک نظام کی ہجرت کی ہائیڈروڈائنامک سمیولیشنز۔ ماخذ
بلیک ہول کے انضمام
آئن اسٹائن کی مساواتیں براہِ راست حل کی جاتی ہیں جب دو بلیک ہول چکر کھا کر ملتے ہیں، اور وہ ثقلی لہر کا سگنل پیدا کرتے ہیں جو ڈیٹیکٹر سنتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ان کمیتوں کے دو بلیک ہولوں سے ہمیں کون سی لہری شکل دکھنی چاہیے؟
چھوڑ دیتا ہے: انضمام سے پہلے کے آخری سیکنڈ کے ایک حصے کو اب بھی ایسے تخمینوں کی ضرورت ہے جنھیں کوئی کمپیوٹر پوری طرح حل نہیں کرتا۔
چلتی ہے: تقریباً 1016.5 FLOPS موٹا اندازہ ایک بڑا کلسٹر، ایک موجی شکل کے لیے چند ہفتے۔تب سے: 1964 ہان اور لنڈکوئسٹ کا دو بلیک ہولز کے آمنے سامنے ٹکراؤ کا پہلا حسابی نتیجہ۔
ایکریشن ڈسک اور جیٹ
مقناطیسی گیس مرغولہ بنا کر بلیک ہول میں گرتی، گرم ہوتی اور ہزاروں نوری سال تک چلنے والے جیٹ چھوڑتی ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ایک بلیک ہول اپنے گرد کی کہکشاں سے زیادہ روشن کیسے چمکتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: یہ قرص کو بلیک ہول کے اپنے پیمانے تک اور وسیع کہکشاں تک ایک ساتھ ٹریک نہیں کر سکتا۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ ایک بڑا کلسٹر، عالمی قرص کے رن کے لیے چند ہفتے۔تب سے: 1991 Balbus اور Hawley کی سمیولیشنز جنہوں نے مقناطیسی گردشی عدم استحکام ظاہر کیا۔
خلائی موسم
سورج سے آنے والی شمسی ہوا اور دھماکے جو زمین کے مقناطیسی میدان سے ٹکراتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا یہ شمسی طوفان سیٹلائٹس یا بجلی کے گرڈ کو نقصان پہنچائے گا، اور کب پہنچے گا؟
چھوڑ دیتا ہے: یہ آتش فشاں کے پھٹنے کے وقت کی پیش گوئی معتدل درستگی سے کرتا ہے اور اس کی شدت کی پیش گوئی کہیں کم درستگی سے۔
چلتی ہے: تقریباً 1015 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی پیش گوئی مرکز کا کلسٹر، دن میں کئی بار چلایا جاتا ہے۔تب سے: 1978 زمین کے میدان سے ٹکراتی شمسی ہوا کی ابتدائی عالمی MHD سمیولیشنز۔
نیوٹران ستاروں کا انضمام
دو نیوٹرون ستارے مل کر گردش کرتے اور ٹکراتے ہیں، جنھیں آئن اسٹائن کی مساواتوں اور نیوکلیائی طبیعیات سے ایک ساتھ ٹریک کیا جاتا ہے تاکہ دیکھا جائے کہ کون سا ملبہ اور روشنی خارج ہوتی ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا یہ انضمام بلیک ہول بناتا ہے، اور کیا یہ زمین پر ملنے والے بھاری عناصر بناتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: اتنی گھنی مادّے کی نیوکلیائی طبیعیات ابھی پوری طرح معلوم نہیں، اس لیے ملبے کی ترکیب میں حقیقی غیر یقینی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی سپر کمپیوٹر کا بڑا حصہ، چند ہفتوں کے لیے۔تب سے: 1990 ٹکراتے نیوٹران ستاروں کی ابتدائی اضافیتی ہائیڈروڈائنامکس سمیولیشنز۔
نبض ستاروں کے مقناطیسی کرے
گھومتے نیوٹرون ستارے کے گرد گھومتا مقناطیسی میدان اور پلازما، جس کا حساب لگایا جاتا ہے تاکہ دیکھا جائے کہ وہ ریڈیو لہریں اور اعلیٰ توانائی کے ذرّات خلا میں کیسے بھیجتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: پلسر کی شعاع دیکھنے کی لکیر کو دورانی طور پر کیوں جھاڑتی ہے، اور اس کی شکل کیا طے کرتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: ستارے کی سطح پر پلازما، جہاں شعاع اصل میں بنتی ہے، اب بھی طبعی طور پر ٹھیک سے سمجھا نہیں گیا۔
چلتی ہے: تقریباً 1015 FLOPS موٹا اندازہ ایک یونیورسٹی کلسٹر، فی میگنیٹو اسفیئر ماڈل چند دن۔تب سے: 1999 پلسر کے گھومتے مقناطیسی میدان کی ابتدائی عالمی سمیولیشنز۔
سورج کا اندرون اور ڈائنمو
سورج کے اندر ہمرفت کرتا اور گھومتا ہوا گرم پلازما، جس کی ماڈلنگ سے دیکھا جاتا ہے کہ وہ مقناطیسی میدان کو کیسے لپیٹ کر گیارہ سالہ دھبوں کا چکر بناتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: سورج کی مقناطیسی سرگرمی گیارہ سال کے چکر میں کیوں بڑھتی اور گھٹتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: ابھی تک ماڈل کو مشاہدہ شدہ قدروں کی طرف ٹیون کیے بغیر چکر کا دور اور وسعت بھروسے سے دہرا نہیں سکتا۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ ایک قومی کلسٹر، ایک سمیولیٹ شدہ چکر کے لیے چند ہفتے۔تب سے: 1983 سورج کے اندرونی حصے کی ابتدائی تین بعدی ترسیلی سمیولیشنز۔
عددی اضافیت سے بنے ثقلی لہروں کے ٹیمپلیٹ بینک
کمیت کے تناسب اور گردش پر محیط سینکڑوں سے ہزاروں سمیولیٹ شدہ بلیک ہول انضمام، جو لہر کے ماڈلوں میں ڈھالے جاتے ہیں جنہیں ڈیٹیکٹر ڈیٹا سے ملاتے ہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کسی بھی بلیک ہول کے انضمام کا اشارہ کیسا دکھتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: کیٹلاگ پیرامیٹر کی جگہ میں خالی ہیں، اس لیے ان کے درمیان موجی شکل کے ماڈل فٹ ہیں، سمیولیشن نہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ انضمام کے ہزاروں رنز، ہر ایک کلسٹر پر ہفتوں کا۔تب سے: 2013 مرو اور ساتھیوں کا ثقلی لہروں کی فلکیات کے لیے 174 دوہرے بلیک ہول سمیولیشنز کا فہرست نامہ۔ ماخذ
ثقلی لہروں کے جعلی ڈیٹا کے مقابلے
بہت سے ڈالے گئے ذرائع اور حقیقت پسند شور کے ساتھ سمیولیٹ شدہ ڈیٹیکٹر کا ڈیٹا، یہ جانچنے کے لیے کہ تجزیے کی پائپ لائنیں اندر چھپے فلکی طبیعیاتی سگنل بازیاب کر سکتی ہیں یا نہیں۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا ایک تجزیاتی پائپ لائن شور میں دبے ہر ماخذ کو ڈھونڈ اور ناپ سکتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: شور کو مثالی بنایا گیا ہے اور ڈالے گئے ذریعہ کی آبادی فرض کی گئی ہے، اس لیے حقیقی ڈیٹا کی پیچیدگیاں غائب ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1014 FLOPS موٹا اندازہ ہزاروں اوور لیپ ہونے والے ذرائع کے ساتھ بہت سی لمبی ڈیٹا کی ندیاں۔تب سے: 2006 The Mock LISA Data Challenges، خلا پر مبنی ثقلی لہروں کے تجزیے کے پہلے اجتماعی اندھے امتحان۔ ماخذ
میگنیٹار کے مقناطیسی کرے اور بھڑک کی سمیولیشن
مَیگنیٹار کے باہر بل کھایا ہوا مقناطیسی میدان، یعنی سب سے طاقتور معلوم میدانوں والا نیوٹرون ستارہ، جس کی پیروی کی جاتی ہے جب وہ دباؤ جمع کرتا، دوبارہ جڑتا اور شعلے خارج کرتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: نیوٹران ستارے کا مڑا ہوا میدان ایک بھڑک میں توانائی کیسے اڑاتا ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: قوت سے آزاد طبیعیات پلازما کی جڑت اور جوڑا بننے کے اس عمل (pair production) کو بھول جاتی ہے جو حقیقی شعلوں کو چلاتا ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ ایک کلسٹر پر اضافیتی قوت سے پاک رنز۔تب سے: 2012 پارفری، بیلوبوروڈوف اور ہوئی کی مڑتے اور دوبارہ جڑتے میگنیٹار کے مقناطیسی کروں کی سمیولیشن۔ ماخذ
بلیک ہول کا سایہ اور تصویر رینڈرنگ
روشنی کی شعاعیں بلیک ہول اور اس کی گرم گیس کے گرد مڑے ہوئے مکان و زمان میں ٹریس کی جاتی ہیں تاکہ اس حلقہ نما تصویر کی پیش گوئی ہو جو دوربین دیکھے گی۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: بلیک ہول کے گرد دمکتی گیس زمین سے کیسی دکھتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: گیس کا ماڈل بعد از عمل ایک اندازہ ہے، اس لیے تصویر فرض کیے گئے الیکٹرونی درجۂ حرارت اور مقناطیسی میدان پر منحصر ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1015 FLOPS موٹا اندازہ ہزاروں اضافے کی سمیولیشن کی تصاویر میں شعاع نگاری۔تب سے: 2000 Falcke، Melia اور Agol کی کہکشاں کے مرکز پر بلیک ہول کے سائے کی سمیولیٹ شدہ تصویر۔ ماخذ
بلیک ہولوں کے ہاتھوں ستاروں کی مدّی (ٹائیڈل) ٹوٹ پھوٹ
ایک ستارہ جسے بھاری بلیک ہول الگ کھینچ لیتا ہے، اس کا ملبہ ایک دھارے میں کھنچ کر واپس گرتا اور روشن ہوتا ہے، جسے ہائیڈروڈائنامکس سے دیکھا جاتا ہے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: ٹکڑے ٹکڑے ہوئے ستارے کا کتنا حصہ بلیک ہول میں گرتا ہے، اور بھڑک کتنی روشن ہوتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: وہ شعاع جو شعلے کو نظر آنے والا بناتی ہے صرف تخمینی ہے، اس لیے روشنی کا منحنی استنباط ہے، شروع سے آخر تک سمیولیٹ نہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1016 FLOPS موٹا اندازہ عمومی اضافیت کے ساتھ ہموار ذرّاتی یا گرڈ پر مبنی رنز۔تب سے: 1989 Evans اور Kochanek کی ایک بھاری بلیک ہول کے ہاتھوں ستارے کے مدّ و جزری بکھراؤ کی ہائیڈروڈائنامک سمیولیشن۔ ماخذ
کلونووا میں شعاعی منتقلی
نیوٹرون ستاروں کے انضمام سے بھاری عناصر کے ملبے کا دمکتا بادل، جسے تابکار حرارت اور شعاع کی نقل و حمل کے ساتھ ماڈل کیا جاتا ہے تاکہ اس کی روشنی اور رنگ کی پیش گوئی ہو۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: نیوٹران ستاروں کے انضمام کی بعد کی چمک کتنی روشن اور کتنی سرخ ہوتی ہے؟
چھوڑ دیتا ہے: بھاری ترین عناصر کی عدمِ شفافیت ادھورے ایٹمی ڈیٹا پر منحصر ہے اور پیش گوئی شدہ رنگ کی غیر یقینی پر حاوی ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1014 FLOPS موٹا اندازہ ایٹمی عدمِ شفافیت کے ڈیٹا کے ساتھ کثیر جہتی مونٹی کارلو شعاعی منتقلی۔تب سے: 2010 میٹزگر اور ساتھیوں کا r عمل کی تابکار تحلیل سے چلنے والے برقی مقناطیسی ساتھیوں کا ماڈل۔ ماخذ
اشعاعی پٹی کی ماڈلنگ
کسی سیارے کے گرد مقناطیسی میدان میں پھنسے ہوئے اعلیٰ توانائی کے الیکٹران اور پروٹون، جو پھیلاؤ، داخلے اور نقصان سے حرکت کرتے ہیں، تاکہ سیٹلائٹس کے لیے خطرات کی پیش گوئی ہو سکے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: مقناطیسی طوفانوں میں پھنسی ہوئی تابکاری کی پٹیاں کیوں پھولتی اور خالی ہوتی ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: لہر-ذرّہ پھیلاؤ کی شرحیں محدود پیمائشوں سے پیرامیٹر کی جاتی ہیں، جو غلطی کا بڑا سبب ہے۔
چلتی ہے: تقریباً 1013 FLOPS موٹا اندازہ طوفان کے وقفوں پر تین جہتی پھیلاؤ کے رنز۔تب سے: 1995 Beutier اور Boscher کا الیکٹران اشعاعی پٹی کا تین بعدی ماڈل۔ ماخذ
ثقلی لہروں کے لیے نیورل استنباط
ایک نیورل نیٹ ورک کو مصنوعی ڈیٹیکٹر شور میں کئی ملین سمیولیٹ شدہ انضمام سگنلوں پر تربیت دی جاتی ہے، تاکہ وہ کسی نئے واقعے کی ممکنہ کمیتیں، گھماؤ اور فاصلہ تقریباً فوراً بتا دے۔
وہ سوال جس کا یہ جواب دیتا ہے: کیا بلیک ہول کے انضمام کی خصوصیات سیکنڈوں میں، اتنی جلدی کہ دوربینیں اس کی طرف موڑی جا سکیں، معلوم ہو سکتی ہیں؟
چھوڑ دیتا ہے: یہ صرف اتنا اچھا ہے جتنا وہ لہر کا ماڈل اور شور جس پر اسے تربیت دی گئی، اور غیر معمولی سگنل اس کے سیکھے ہوئے سے باہر ہو سکتے ہیں۔
چلتی ہے: تقریباً 1017 FLOPS موٹا اندازہ سمیولیٹ لہری اشکال پر GPU کی تربیت کے ہفتے۔تب سے: 2021 Dax اور ساتھیوں کا ثقلی لہروں کے واقعات کے لیے نیورل پوسٹیریئر تخمینہ۔ ماخذ