KNAW

Research

Astrophysical hydrodynamics in three dimensions: formation of structure in the Universe

Pagina-navigatie:


Update content


Title Astrophysical hydrodynamics in three dimensions: formation of structure in the Universe
Period 12 / 2003 - 12 / 2005
Status Completed
Dissertation Yes
Research number OND1298059
Data Supplier Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO)

Abstract

The genesis and evolution of astrophysical objects has one common denominator: continuum mechanics. Since practically all cosmic matter is gaseous, this boils down to hydrodynamics. Numerical hydrodynamics in astrophysics is in the process of breaking through two barriers: first, the inclusion of the realistic treatment of many more physical processes, in particular multi-fluid interaction and radiative transfer; second, the extension to fully three-dimensional flow. Breaking through these barriers requires the integration of a number of techniques: adaptive mesh refinement (AMR), parallelization, and integration of numerical hydrodynamics with other branches of numerical astrophysics, such as N-body calculations for gravity, and radiative transfer. The techniques for coping with these have become so far-reaching and so specialized, that it is no longer feasible to build them all locally. Consequently, it makes sense to import expertise. At this stage of our development, we are experiencing an acute need for a PhD-level researcher who is expert in computational (astro)physics. It is this need we are trying to meet by this proposal. Although the computational methods we seek are generally applicable, our concurrent aim here is to address the important issue of coupling radiative transfer to gravitational instability in cosmic structure formation.

Abstract (NL)

Aan het eind van hun leven verliezen sterren zoals onze zon een gedeelte van hun massa in een sterrewind. Deze wind bestaat uit gas wat door de ster weggeblazen wordt met snelheden tot wel 1000 kilometer per seconde. Dit zeer ijle gas met een hoge snelheid gaat een interactie aan met het al rond de ster aanwezige gas met een hogere dichheid. Dit resulteert in zogenaamde planetaire nevels; geïoniseerde gaswolken rond de oorspronkelijke ster welke een uiteenlopende variëteit aan vormen laten zien. Om deze veelheid aan vormen te verklaren zijn numerieke simulaties van deze interactie noodzakelijk. Voor realistische modellen worden deze berekeningen in drie dimensies en op hoge resolutie uitgevoerd. Daarbij worden, naast de hydrodynamische wisselwerking, ook de effecten die straling op de dynamica heeft meegenomen. Omdat het, zelfs met de huidige stand van zaken in computer techniek, onmogelijk is dit soort berekeningen op een gewone machine uit te voeren, wordt gebruik gemaakt van supercomputers met honderden processoren die de simulaties parallel uitrekenen. Ook wordt met een speciale techniek genaamd adaptive mesh refinement niet elke plek in het rekenrooster op de hoogste resolutie uitgerekend, wat de berekeningen aanzienlijk versnelt. De resultaten van de simulaties worden vervolgens vergeleken met door telescopen verzamelde waarneemgegevens en zijn zeer succesvol gebleken in het verklaren van de verschillende verschijningsvormen van planetaire nevels. De nieuwste ontwikkeling in dit onderzoek betreft een ander zeer belangrijk bestanddeel van de interstellaire materie: straling. De centrale pit die van een ontplofte ster overblijft, is in het begin zeer helder en bijzonder heet. Hierdoor worden de atomen in de nevel rondom de ster krachtig aangestraald, waardoor de electronen uit die atomen worden losgeslagen (ionisatie). Het is van belang dit zo goed mogelijk uit te rekenen, omdat zulke effecten invloed hebben op de bewegingen in de nevel, en sterk bepalen wat wij ervan kunnen waarnemen.

Related organisations

Related people

Supervisor Prof.dr. V. Icke
Researcher Dr. P. Woitke
Doctoral/PhD student Dr. E.J. Rijkhorst

Classification

A90000 Fundamental research
D16800 Computer simulation, virtual reality
D17000 Astronomy, astrophysics

Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation