| Author(s): | Fellhauer, M. |
| Title: | Implementierung einer dissipativen Gaskomponente in das Simulationsprogramm SUPERBOX und Untersuchung der Auswirkungen auf wechselwirkende Galaxien |
| Source: | Diplomarbeit, Fakultät für Physik und Astronomie, Universität Heidelberg, 117 Seiten |
| Year: | 1996 |
| Abstract: |
Ziel dieser Diplomarbeit ist es, einen möglichst einfachen,
schnellen und speichersparenden Algorithmus zur Simulation
einer dissipativen Gaskomponente in Galaxien zu entwickeln, der
sich problemlos in das Simulationsprogramm SUPERBOX
einbauen läßt und sich auch mit der Grundidee dieses
Programms verträgt. Dabei wurde auf die von A. Brahic
entwickelte und bewährte Methode zurückgegriffen, Gas,
das in Scheibengalaxien hauptsächlich in Form von riesigen
Molekülwolken ("`giant molecular clouds"' = GMC) vorliegt,
durch inelastisch
stoßende Teilchen (»sticky particle« = SP) zu
repräsentieren. Durch eine solche Erweiterung lassen sich Effekte wie Schockfronten, Drehimpulstransport und Masseneinfall auf das Zentrum realistisch wiedergeben; die innere Struktur der Gaswolken, wie Temperatur, Druck, Spin etc. bleiben bei dieser Art der Simulation unberücksichtigt. Um dem statistischen Charakter von SUPERBOX nicht zu widersprechen, wurde auf Einführung eines Massenspektrums verzichtet; alle Teilchen haben die gleiche Masse. Ebenfalls unberücksichtigt bleiben Sternentstehung und Gasrecycling. Der endgültige Algorithmus wurde an einfachen Modellsystemen, d.h. der isolierten Plummersphäre und der Plummersphäre mit Drehimpuls, erprobt und die freien Parameter des Modells der Problemstellung angepaßt. Dabei trat jedoch ein Problem auf: Eine Plummersphäre dient als einfaches, analytisch berechenbares Modell einer elliptischen Galaxie. In elliptischen Galaxien werden aber keine GMC beobachtet; Gas liegt dort, abgesehen vom Zentrum oder einer dünnen Staubscheibe, nur in Form einer heißen, durch thermischen Druck stabilisierten Komponente vor. Da der von mir entwickelte Algorithmus kein druckstabilisiertes Gas simulieren kann, sinken die SP je nach Wahl der Parameter mehr oder weniger schnell ins Zentrum. Dies entspricht einerseits den astronomischen Gegebenheiten, andererseits läßt sich so keine Wechselwirkung zwischen zwei Plummersphären mit Gas untersuchen. Daher wurden die Parameter so eingestellt, dass die Gasteilchen über den Zeitraum der Wechselwirkung in der Sphäre verteilt bleiben. Untersucht wurde, ob die dissipative Komponente Auswirkungen auf die in der Arbeit von N. Waßmer beschriebene Kernverschiebung, die Änderung der internen Energien, die Form und Ausdehnung der Plummersphäre hat. Es zeigt sich, dass die Haupteffekte der rein stellardynamischen Rechnungen im wesentlichen erhalten bleiben. Bei der isolierten Plummersphäre bilden die SP einen zentralen Klumpen, während sich bei der rotierenden Plummersph&are die SP in einem Ring in der x-y-Ebene, d.h. der Mittelebene senkrecht zur Rotationsachse, sammeln. Bei Wechselwirkungen (=WW) zwischen zwei Plummermodellen findet man eine leichte Verschiebung des Gaszentrums gegenüber dem stellardynamischen Dichtezentrum. Einen ähnlichen Effekt sieht man bei der Scheibengalaxie NGC 5514, einer infrarot-aktiven Galaxie nach einer WW. Dort wurde neben dem zentralen Dichte- und Aktivitätszentrum noch ein weiteres Aktivitätszentrum beobachtet. Diese Verschiebung des gasdynamischen Aktivitätszentrums ist bei nichtrotierenden Sphären größer als bei rotierenden und hängt auch stark von der Wahl der WW-Parameter ab. Bei den rotierenden Modellen wird der Ring durch die WW zerstört, es bilden sich balken- bzw. spiralförmige Gasstrukturen im Zentrum; der stellardynamische Anteil zeigt Ansätze von Gezeitenarmen, wie sie von wechselwirkenden Scheibengalaxien bekannt sind. |
| Preprint issued: | |
| Remarks: |
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Letzte Änderung/Updated: 12.10.2001