宇宙中最具灾难性的事件之一就是两个黑洞的碰撞。黑洞是由大质量恒星的死亡坍塌形成的，其密度之大令人难以置信——一个人站在恒星质量黑洞附近，感受到的引力将比在地球上感受到的引力强1万亿倍。当两个密度如此之大的物体螺旋运动并融合在一起时(这在太空中很常见)，它们发出的能量比宇宙中的所有恒星都要大。
"设想一下，把30个太阳聚集到一个夏威夷大小的区域。然后把两个这样的物体加速到光速的一半，让它们相撞。加州理工学院的研究生维贾伊·瓦尔玛说，这是自然界中最暴力的事件之一。
在1月11日出版的《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志上发表的一项新研究中，Varma和他的同事报告了迄今为止最精确的黑洞合并末期的计算机模型，在这一阶段，一个新的、更大质量的黑洞已经形成。该模型由超级计算机和机器学习(或人工智能)工具辅助，最终将帮助物理学家对爱因斯坦的广义相对论进行更精确的测试。
"We可以预测好# 39;年代后离开黑洞merger—最终黑洞的特性,如自旋和mass—精度10到100倍是什么可能,"说作者大卫。Gerosa, an 爱因斯坦理论天体物理学加州理工学院博士后。这很重要，因为广义相对论的检验取决于我们能多好地预测黑洞合并的最终状态
这项研究与利用激光干涉引力波天文台LIGO研究黑洞的更大努力有关。LIGO在2015年首次直接探测到黑洞合并发出的引力波，创造了历史。从那时起，LIGO又探测到9个黑洞合并。引力波是空间和时间上的涟漪，最早由爱因斯坦在100多年前预测到。根据广义相对论，引力本身就是时空结构的扭曲。当黑洞等大型物体在时空中加速时，它们会产生引力波。
LIGO和成千上万的科学家分析其数据的目标之一是更好地理解黑洞碰撞的物理学，并利用这些数据来评估爱因斯坦的广义相对论在这些极端条件下是否仍然成立。该理论的崩溃可能会为尚未想象到的新型物理学打开大门。
但是，建立像黑洞碰撞这样的巨大事件的模型已经被证明是一项艰巨的任务。当相互碰撞的黑洞变得非常接近时，就在最终合并的前几秒钟，它们的引力场和速度变得极端，数学变得非常复杂，无法用标准的分析方法进行分析。
当涉及到对这些源的建模时，我们可以使用纸笔方法来解决爱因斯坦方程，在合并的早期阶段，当黑洞相互螺旋运动时，"说。然而，这些计划在合并前就失败了。用广义相对论方程进行模拟是准确预测合并过程结果的唯一方法
这就是超级计算机的用武之地。近900人的团队利用黑洞合并之前由模拟,模拟极端Spacetimes 加州理工学院(SXS)集团使用惠勒的超级计算机(谢尔曼仙童基金)和蓝色水域supercomputer 从而;国家超级计算中心Applications (山),伊利诺伊大学香槟分校只模拟了20000小时的计算时间。加州理工学院的科学家# 39;新的机器学习程序，或算法，从模拟中学习，并帮助创建最终的模型。
瓦尔玛说:“现在我们已经造好了新模型，你不需要花几个月的时间。新模型能在几毫秒内给出有关合并最终状态的答案
研究人员说，随着LIGO和其他下一代引力波探测器在测量中变得越来越精确，他们的模型在几年内将变得特别重要。Gerosa说，在未来几年左右的时间里，引力波探测器的噪音将会降低。目前关于黑洞最终性质的模型在那个阶段还不够精确，而这正是我们的新模型能真正发挥作用的地方
这项名为《物理评论快报》的研究名为"，是由谢尔曼·费尔柴尔德基金会、美国国家科学基金会、美国宇航局、布林森基金会和加州理工学院资助的。其他作者包括密西西比大学的利奥·斯坦(BS ‘ 06)，曾任加州理工学院博士后;加州理工学院博士后弗朗索瓦·赫伯特;以及宾夕法尼亚大学的张浩，他曾是加州理工学院的暑期本科生研究员(SURF)。
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