Numerical Modelling of the Dynamics of the Galactic Halos in the Colliding Galaxies

Авторы

  • S. S. Khrapov Волгоградский государственный университет
  • A. V. Khoperskov Волгоградский государственный университет
  • V. I. Korchagin Южный федеральный университет

DOI:

https://doi.org/10.14529/10.14529/mmp190210

Ключевые слова:

Multi-GPU, OpenMP-CUDA, GPU-Direct, NVIDIA TESLA, задача N-тел, SPH, сталкивающиеся галактики.

Аннотация

Изучено поведение горячего коронального газа в сталкивающихся галактиках с "живыми гало" темной материи на основе параллельного трехмерного моделирования самосогласованной динамики N-тел и газа. Рассмотрены различные сценарии галактических столкновений, в том числе центрального и нецентрального, и использовались разные значения начальных скоростей сталкивающихся галактик. Показано, что с учетом собственной гравитации столкновения газообразных и звездных компонентов не приводит к образованию газовой "протогалактики", наблюдаемой в некоторых численных моделях. Также показано, что около шестидесяти процентов горячего газа гало вытесняется в межгалактическое пространство во время столкновения. При численном моделировании наблюдается значительный обмен газом (до 70% для лобовых столкновений) между двумя сталкивающимися галактиками.

Биографии авторов

S. S. Khrapov, Волгоградский государственный университет

кандидат физико-математических наук, доцент

A. V. Khoperskov, Волгоградский государственный университет

доктор физико-математических наук, профессор

V. I. Korchagin, Южный федеральный университет

доктор физико-математических наук

Библиографические ссылки

Norman C., Silk J. Interstellar Bullets – H2O Masers and Herbig-Haro Objects. Astrophysical

Journal, 1979, vol. 228, pp. 197–205. DOI: 10.1086/156836

Mathews W.G., Brighenti F. Hot Gas in and Around Elliptical Galaxies. Annual Review of Astronomy and Astrophysic, 2003, vol. 41, pp. 191–239. DOI: 10.1146/annurev.astro.41.090401.094542

O’Sullivan E., Forbes D.A., Ponman T.J. A Catalogue and Analysis of X-Ray Luminosities of Early-Type Galaxies. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2001, vol. 328, pp. 461–484. DOI: 10.1046/j.1365-8711.2001.04890.x

Fukugita M., Hogan C.J., Peebles P.J.E. The Cosmic Baryon Budget. The Astrophysical Journal, 1998, vol. 503, pp. 518–530. DOI: 10.1086/306025

Fukugita M., Peebles P.J.E. The Cosmic Energy Inventory. The Astrophysical Journal, 2004, vol. 616, pp. 643–668. DOI: 10.1086/425155

Sinha M., Holley-Bockelmann K. Numerical Simulations of Hot Halo Gas in Galaxy Mergers. Galaxy Evolution: Emerging Insights and Future Challenges ASP Conference Series, 2009, vol. 419, pp. 263–266. DOI: 10.1063/1.3458479

Tutukov A.V., Lazareva G.G., Kulikov I.M. Gas Dynamics of a Central Collision of Two Galaxies: Merger, Disruption, Passage and the Formation of a New Galaxy. Astronomy Reports, 2011, vol. 55, pp. 770–783. DOI: 10.1134/S1063772911090083

Vshivkov V.A., Lazareva G.G., Snytnikov A.V., Kulikov I.M., Tutukov A.V. Hydrodynamical Code for Numerical Simulation of the Gas Components of Colliding Galaxies. The Astrophysical Journal Supplement, 2011, vol. 194, p. 47. DOI: 10.1088/0067 0049/194/2/47

Hwang J.-S., Park C. Effects of Hot Halo Gas on Star Formation and Mass Transfer During Distant Galaxy–Galaxy Encounters. The Astrophysical Journal, 2015, vol. 805, p. 131. DOI: 10.1088/0004-637X/805/2/131

Sawada K., Matsuda T., Hachisu I. Spiral Shocks on a Roche Lobe Overflow in a SemiDetached Binary System. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 1986, vol. 219,

pp. 75–88. DOI: 10.1093/mnras/219.1.75

Bisikalo D.V., Boyarchuk A.A., Kuznetsov O. A., Chechetkin V.M. The Effect of Viscosity on the Flow Morphology in Semidetached Binary Systems. Results of 3D Simulations. II. Astronomy Reports, 2000, vol. 44, pp. 26–35. DOI: 10.1134/1.163824

Khoperskov S.A., Khoperskov A.V., Eremin M.A., Butenko M.A. Polygonal Structures in a Gaseous Disk: Numerical Simulations. Astronomy Letters, 2011, vol. 37, pp. 563–575.

DOI: 10.1134/S032001081108002X

Dobbs C.L., Bonnell I.A., Clark P.C. Centrally Condensed Turbulent Cores: Massive Stars or Fragmentation? Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2005, vol. 360, pp. 2–8.

DOI: 10.1111/j.1365-2966.2005.08941.x

Vasiliev E.O. Thermal Instability in a Collisionally Cooled Gas. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2012, vol. 419, pp. 3641–3648. DOI: 10.1111/j.1365-2966.2011.20017.x

Khoperskov S.A., Vasiliev E.O., Sobolev A.M., Khoperskov A.V. The Simulation of Molecular Clouds Formation in the Milky Way. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2013,

vol. 428, pp. 2311–2320. DOI: 10.1093/mnras/sts195

Vorobyov E.I., Recchi S., Hensler G. Stellar Hydrodynamical Modelling of Dwarf Galaxies: Simulation Methodology, Tests and First Results. Astronomy and Astrophysics, 2015, vol. 579,

pp. 1–23. DOI: 10.1051/0004-6361/201425587

Vasiliev E.O., Shchekinov Yu.A. Supernova Remnants in the Hα and Hβ Lines. Astrophysics, 2017, vol. 60, pp. 1–18. DOI: 10.1007/s10511-017-9458-9

Dobbs C.L., Pringle J.E. The Exciting Lives of Giant Molecular Clouds. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2013, vol. 432, pp. 653–667. DOI: 10.1093/mnras/stt508

Khoperskov S.A., Vasiliev E.O., Ladeyschikov D.A., Sobolev A.M., Khoperskov A.V. Giant Molecular Cloud Scaling Relations: the Role of the Cloud Definition. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2016, vol. 455, pp. 1782–1795. DOI:10.1093/mnras/stv2366

Duarte-Cabral A., Dobbs C.L. What Can Simulated Molecular Clouds Tell Us About Real Molecular Clouds? Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2016, vol. 458, pp. 3667–3683. DOI: 10.1093/mnras/stw469

Khoperskov A., Bizyaev D., Tiurina N., Butenko M. Numerical Modelling of the Vertical Structure and Dark Halo Parameters in Disc Galaxies. Astronomische Nachrichten, 2010, vol. 331, pp. 731–745. DOI: 10.1002/asna.200911402

Khoperskov S., Vasiliev E., Khoperskov A., Lubimov V. Numerical Code for MultiComponent Galaxies: from N-Body to Chemistry and Magnetic Fields. Journal of Physics, 2014, vol. 510, article ID: 012011, 13 p. DOI: 10.1088/1742-6596/510/1/012011

Monaghan J.J. Smoothed Particle Hydrodynamics. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 1992, vol. 30, pp. 543–574. DOI: 10.1146/annurev.astro.30.1.543

Monaghan J.J. Smoothed Particle Hydrodynamics. Reports on Progress in Physics, 2005, vol. 68, pp. 1703–1759. DOI: 10.1088/0034-4885/68/8/R01

Mokos A., Rogers B.D., Stansby P.K., Dominguez J.M. Multi-Phase SPH Modelling of Violent Hydrodynamics on GPUs. Computer Physics Communications, 2015, vol. 196, pp. 304–316.

DOI: 10.1016/j.cpc.2015.06.020

Barnes J.E., Hut P. Error Analysis of a Tree Code. Astrophysical Journal Supplement Series, 1989, vol. 70, pp. 389–417. DOI: 10.1086/191343

Lukat G., Banerjee R. A GPU Accelerated Barnes–Hut Tree Code for FLASH4. New Astronomy, 2016, vol. 45, pp. 14–28. DOI: 10.1016/j.newast.2015.10.007

Khrapov S.S., Khoperskov A.V. Smoothed-Particle Hydrodynamics Models: Implementation Features on GPUs. Communications in Computer and Information Science, 2017, vol. 793, pp. 266–277. DOI: 10.1007/978-3-319-71255-0_21

Khrapov S.S., Khoperskov S.A., Khoperskov A.V. New Features of Parallel Implementation of N-Body Problems on GPU. Bulletin of the South Ural State University. Series: Mathematical Modelling, Programming and Computer Software, 2018, vol. 11, pp. 124–136.

DOI: 10.14529/mmp180111

Huang S.-Y., Spurzem R., Berczik P. Performance Analysis of Parallel Gravitational N-Body Codes on Large GPU Clusters. Research in Astronomy and Astrophysics, 2016, vol. 16, no. 1,

article ID: 11, 11 p. DOI: 10.1088/1674-4527/16/1/011

Steinberg O.B. Circular Shift of Loop Body-Programme Transformation, Promoting Parallelism. Bulletin of the South Ural State University. Series: Mathematical Modelling, Programming and Computer Software, 2017, vol. 10, no. 3, pp. 120–132.

DOI: 10.14529/mmp170310

Goulding A.D., Greene J.E., Chung-Pei Ma. The MASSIVE Survey. IV. The X-Ray Halos of the Most Massive Early-Type Galaxies in the Nearby Universe. The Astrophysical Journal, 2016, vol. 826, p. 167. DOI: 10.3847/0004-637X/826/2/167

Загрузки

Опубликован

2019-10-22

Выпуск

Раздел

Программирование