Numerické simulace 2D temné hmoty a formování galaxií

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • Článek představuje dvourozměrné numerické simulace v astrofyzice, které zkoumají formování galaxií.
  • Diskutuje o stabilní emulzi, vznikající z hromadění hmoty, která vytváří potenciální bariéry.
  • Jsou uvažovány modely na sféře nebo hypersféře, s nutností zohlednit efekty zakřivení.

f3804 Materie fantôme, materiální astrofyzika. 5: Výsledky numerických 2D simulací.

VLS. O možném schématu formace galaxií. (s. 4)

Pokud studujeme mezilehlou počáteční konfiguraci, nacházíme výsledek znázorněný na obrázcích 11 a 11bis, tedy jakýsi druh emulze, stabilní po dlouhou dobu. Relativní stabilita tohoto vzoru může pramenit z toho, že jakákoliv koncentrace hmoty jednoho druhu tvoří potenciálovou bariéru vzhledem k druhému, a naopak. Poznamenejme, že tato metoda by mohla být rozšířena na 3D hypersféru, jejíž metrika je:
(5) ds² = dr² + R² (dq² + sin²q dj²)

Pro dva body M₁ (r₁, q₁, j₁) a M₂ (r₂, q₂, j₂) můžeme vypočítat dvě délky geodetického oblouku d a d', které je spojují, a gravitační sílu. Nicméně tato sférická nebo hypersférická popisu vyvolávají efekty zakřivení. Pokud chceme studovat jev, jehož charakteristická škála je L, v části takového uzavřeného 2D nebo 3D vesmíru, za předpokladu, že efekty zakřivení lze zanedbat, musíme pracovat s velmi velkými 2D nebo 3D sférami (R >> L), což vyžaduje velké množství hmotných bodů, daleko za hranicemi možností současných systémů.

Obr. 11 : Emulze odpovídající Vth = Vth cr.

Obr 11bis : totéž se dvěma různými odstíny šedi.

Vracíme se k jednodušší klasické metodě, jako v [11] a [12], zavedením prostorové truncace: omezujeme výpočet interakcí na sousední hmotné body nacházející se v tečkovaném čtverci (obr. 12), jehož strana je rovna straně základní buňky.

Obr. 12 : Prostorová truncace pro periodický systém v prostoru.

Výsledky jsou podobné. Pokud naplníme jednotkový čtverec jediným samopřitahujícím se druhem s rovnoměrnou hustotou hmoty r a rovnoměrným polem termické rychlosti, odpovídající 2D Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení:
(6)

nacházíme kritickou hodnotu Vth. Viz obrázky 13a a 13b.

Obr. 13 : 2D gravitační nestabilita s prostorovou truncací a jediným druhem.