Welche Rolle spielt die Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) in kosmologischen N-Körper-Simulationen wie dem Millenium Run (durchgeführt mit Gadget-2 )?
Um Ihre spezielle Frage zu beantworten: absolut keine.
Der Millenium-Lauf ist eine „Nur-Dunkle-Materie“-Simulation. Bei dieser Art von Simulation spielt die Gasphysik eine vernachlässigbare Rolle. Das gesamte Gas (und Sterne, ja alle "baryonische Materie", wie es im Fachjargon heißt) wird entfernt und durch zusätzliche dunkle Materie ersetzt. Die zusätzliche dunkle Materie wird nur hinzugefügt, um die Dichte des Universums so zu halten, wie sie es mit dem enthaltenen Gas gewesen wäre. Auf einigen Skalen ist das Verhalten der Dunklen Materie nicht sehr empfindlich gegenüber den Prozessen der "Baryonenphysik", so dass dieser Prozess letztendlich ein Simulationsergebnis liefert, das eine anständige Annäherung an die großräumige Struktur des Universums darstellt. Es ist auch in Bezug auf die Rechenzeit viel billiger, eine reine Dunkle-Materie-Simulation durchzuführen als eine, die Gasphysik beinhaltet.
Die geglättete Partikelhydrodynamik ist, wie der Name schon sagt, eine Technik zur Lösung der Gleichungen der Hydrodynamik, daher wird sie nur in Simulationen verwendet, die Gas modellieren (Sterne werden normalerweise als kollisionsfreies Fluid behandelt oder, wenn die Auflösung ausreichend ist, als einzelne Punktmassen, und werden daher gesondert behandelt). In SPH wird das Gas als eine Ansammlung von Lagrange-„Partikeln“ diskretisiert. Jedes Teilchen hat eine Position und Geschwindigkeit und trägt auch Fluideigenschaften (z. B. Temperatur, Druck usw.). Um die Eigenschaften des Fluids an einem beliebigen Punkt im Raum zu erhalten, wird die entsprechende Eigenschaft als kerngeglätteter Durchschnitt über benachbarte Partikel berechnet. Typischerweise tragen die nächstgelegenen Partikel das meiste Gewicht, und Partikel jenseits einer bestimmten Entfernung tragen überhaupt nicht bei. Diese „geglättet“
Neuere kosmologische Simulationen haben begonnen, Hydrodynamik einzubeziehen. Die beiden derzeit relevantesten sind EAGLE , das SPH (modifizierter P-Gadget-3-Code) verwendet, und Illustris , das eine völlig andere Technik namens Moving Mesh (AREPO-Code) verwendet, um die hydrodynamischen Gleichungen zu lösen.
Helder Vélez