Star Formation in the Turbulent ISM with Realistic Large-Scale Forcing

具有真实大规模强迫的湍流 ISM 中的恒星形成

基本信息

  • 批准号:
    0908740
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50.62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-09-01 至 2013-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This award is funded under the American Recovery and Reinvestment Act of 2009 (Public Law 111-5). The objective of this research is to constrain star formation models with high dynamic range simulations. Current star formation simulations are based on unphysical initial conditions or artificial driving forces that mimic the energy injection from a large-scale turbulent cascade. In this project, Dr. Paolo Padoan (University of California - San Diego) will overcome this limitation by developing star formation simulations that resolve the collapse of individual protostellar cores, while including the large-scale physical processes that drive the turbulence and control the life cycle of star-forming clouds. The project will include the large-scale physics by embedding the star-formation simulations, reaching a resolution of 200 astronomical units in collapsing cores, in a 1 × 1 × 20 Kiloparsec region perpendicular to the Galactic disk. The interstellar medium in this region will be modeled using three-dimensional, compressible, ideal magneto-hydrodynamic (MHD) simulations, including density stratification in the Galactic gravitational field, gas self-gravity, radiative cooling, photoelectric and cosmic-ray heating, large-scale Galactic shear, star formation, and thermal and mechanical feedback from Type Ia, Ib+c, and Type II supernova explosions. The large samples of star-forming clouds generated by these simulations will be processed with radiative transfer codes to produce datasets of simulated dust-continuum and line emission observations. Star formation is central to much of astrophysics and cosmology. Results from this project will be relevant to studies of the formation and evolution of galaxies and to the star formation history of the universe. They will be used to formulate sub-grid models for cosmological simulations of galaxy formation, where stellar feedback is important. The radiative transfer calculations will result in large datasets of simulated observations of star-forming clouds that will be helpful in the interpretation of real observations. Because this project will generate some of the largest simulations of supersonic turbulence to date, it will also allow high resolution studies of the statistical properties of supernova-driven MHD turbulence. Dr. Padoan, in collaboration with the San Diego Supercomputer Center, has recently started the Computational Astrophysics Data Analysis Center (CADAC), a new service to collect, share, and analyze datasets from numerical simulations. CADAC provides powerful data-storage and data-analysis resources to the astrophysical community, encouraging the early publication of numerical datasets and data-analysis tools. Through CADAC, data from this project and computational resources will be available to the scientific community, including graduate students.
该奖项是根据2009年《美国复苏与再投资法》(公法111-5)资助的。这项研究的目的是限制具有高动态范围模拟的恒星形成模型。当前的恒星形成模拟基于非物理初始条件或人工驱动力,这些驱动力模仿了大规模湍流级联反应的能量注入。在这个项目中,Paolo Padoan博士(加利福尼亚大学 - 圣地亚哥大学)将通过开发恒星形成模拟来克服这一限制,从而解决各个Protostellar核心的崩溃,同时包括驱动湍流并控制星形云的生命周期的大规模物理过程。该项目将通过嵌入恒星形成模拟,在垂直于银河磁盘的1×1×20千帕尔萨克区域中分辨出200个天文单位的分辨率来包括大规模物理。 The interstellar medium in this region will be modeled using three-dimensional, compressible, ideal magneto-hydrodynamic (MHD) simulations, including density stratification in the Galactic gravitational field, gas self-gravity, radiative cooling, photoelectric and cosmic-ray heating, large-scale Galactic shear, star formation, and thermal and mechanical feedback from Type Ia, Ib+c, and Type II超新星爆炸。这些模拟产生的恒星形成云的大样本将使用辐射转移代码处理,以生成模拟的尘埃界和线排放观测的数据集。恒星形成是天体物理学和宇宙学大部分的核心。该项目的结果与研究星系的形成和演变以及宇宙的星形成历史有关。它们将用于制定子网模型,以用于宇宙形成的宇宙学模拟,在那里出色的反馈很重要。辐射转移计算将导致大量的模拟观察结果数据集,这些观察结果将有助于解释真实观察结果。由于该项目将产生迄今为止最大的超音速湍流模拟,因此它还将允许对超新星驱动的MHD湍流的统计特性进行高分辨率研究。 Padoan博士与圣地亚哥超级计算机中心合作,最近启动了计算天体物理数据分析中心(CADAC),这是一项新服务,可从数值模拟中收集,共享和分析数据集。 CADAC为天体物理社区提供强大的数据存储和数据分析资源,鼓励早期发布数值数据集和数据分析工具。通过CADAC,该项目的数据和计算资源将提供给包括研究生在内的科学界。

项目成果

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