Collaborative Research: CDS&E: FIRE: Physically-Predictive Cosmological Simulations of Galaxy Formation with Resolved Feedback

合作研究:CDS

基本信息

  • 批准号:
    1412836
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 28.99万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-07-01 至 2018-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The "Feedback in Realistic Environments" (FIRE) project introduces exciting new ways to account for the effects of the earliest generation of stars, formed when the Universe is young, on the formation of galaxies and clusters of galaxies, the large-scale tracers of cosmology, the science of the origin and evolution of the Universe. The FIRE computer models will include more of the important physics than has ever been done before, and early tests suggest this work agrees with observations more cleanly than previous studies, which had to include various arbitrary assumptions in order to make progress. The technical details within FIRE will also disentangle problems due to the uncertain physics of galaxy formation from problems caused solely by the limitations of computer modeling.FIRE will carry out novel computational studies of galaxy formation using high-resolution cosmological simulations that resolve the interstellar medium (ISM) with unprecedented realism. Star formation injects large quantities of energy and momentum into the surrounding medium, and this stellar feedback generates galactic winds that affect the galactic environment. This project will run the first cosmological simulations that self-consistently include important stellar feedback physics. Combining a resolved, multiphase ISM with highly non-linear feedback interactions produces powerful galactic winds in broad agreement with observations, without using any of the ad hoc prescriptions which previous simulations have had to invoke. FIRE simulations will address the regulation of galaxy growth by stellar feedback, the properties of galactic inflows and outflows, the morphological transformation of galaxies, quenching of star formation in massive galaxies, active galactic nucleus feedback, the escape fraction of ionizing photons, and stellar feedback on dark matter halos. All of these simulations will be connected directly with multi-wavelength observations. In particular, simulated absorption line statistics compared with high-redshift measurements will test predictions of gas flows in and out of galaxies. Technical enhancements incorporated into FIRE will help to quantify the relative importance of numerical and physical uncertainties in galaxy formation modeling. The initial conditions of all FIRE simulations will be made available to the community to motivate others to follow this approach.The project includes training of four graduate students, who will also learn from the collaborative interactions across three institutions. Visualizations from FIRE form a basis for outreach targeted at high school students, including workshops in computational thinking for teachers. Other efforts include seminars aimed at teachers, local astronomy enthusiasts, and students from underrepresented groups, working to explain the connection between local phenomena on Earth and the cosmic processes studied by FIRE.
“现实环境中的反馈”(FIRE)项目引入了令人兴奋的新方法来解释宇宙年轻时形成的最早一代恒星对星系和星系团形成的影响,星系和星系团是宇宙的大规模示踪剂。宇宙学,宇宙起源和演化的科学。 FIRE计算机模型将包括比以前更多的重要物理知识,早期的测试表明这项工作比以前的研究更清楚地符合观察结果,以前的研究必须包括各种任意假设才能取得进展。 FIRE 中的技术细节还将解决由于星系形成的物理不确定性而导致的问题与仅由计算机建模的局限性引起的问题。FIRE 将使用高分辨率宇宙学模拟来解决星际介质问题,对星系形成进行新颖的计算研究。 ISM)具有前所未有的真实感。 恒星的形成向周围介质注入大量的能量和动量,这种恒星反馈会产生影响银河系环境的银河风。 该项目将运行首次宇宙学模拟,其中自洽地包括重要的恒星反馈物理学。 将已解决的多相 ISM 与高度非线性反馈相互作用相结合,会产生与观测结果广泛一致的强大银河风,而无需使用以前的模拟必须调用的任何临时处方。 FIRE模拟将解决恒星反馈对星系生长的调节、星系流入和流出的特性、星系的形态转变、大质量星系中恒星形成的猝灭、活跃的星系核反馈、电离光子的逃逸分数和恒星反馈在暗物质晕上。 所有这些模拟都将直接与多波长观测相关。 特别是,与高红移测量相比的模拟吸收线统计数据将测试对进出星系的气流的预测。 FIRE 中的技术增强将有助于量化星系形成模型中数值和物理不确定性的相对重要性。 所有 FIRE 模拟的初始条件都将提供给社区,以激励其他人遵循这种方法。该项目包括培训四名研究生,他们还将从三个机构之间的协作互动中学习。 FIRE 的可视化构成了针对高中生的宣传基础,包括为教师举办计算思维研讨会。 其他努力包括针对教师、当地天文学爱好者和来自代表性不足群体的学生的研讨会,致力于解释地球上的当地现象与 FIRE 研究的宇宙过程之间的联系。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The structure and dynamical evolution of the stellar disc of a simulated Milky Way-mass galaxy
模拟银河系质量星系星盘的结构和动力学演化
  • DOI:
    10.1093/mnras/stx273
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Ma, Xiangcheng;Hopkins, Philip F.;Wetzel, Andrew R.;Kirby, Evan N.;Anglés-Alcázar, Daniel;Faucher-Giguère, Claude-André;Kereš, Dušan;Quataert, Eliot
  • 通讯作者:
    Quataert, Eliot
Black holes on FIRE: stellar feedback limits early feeding of galactic nuclei
  • DOI:
    10.1093/mnrasl/slx161
  • 发表时间:
    2017-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    D. Angl'es-Alc'azar;C. Faucher-Giguère;E. Quataert;P. Hopkins;R. Feldmann;P. Torrey;A. Wetzel;
  • 通讯作者:
    D. Angl'es-Alc'azar;C. Faucher-Giguère;E. Quataert;P. Hopkins;R. Feldmann;P. Torrey;A. Wetzel;
What FIREs up star formation: the emergence of the Kennicutt–Schmidt law from feedback
是什么引发了恒星的形成:反馈中肯尼卡特·施密特定律的出现
  • DOI:
    10.1093/mnras/sty1241
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Orr, Matthew E;Hayward, Christopher C;Hopkins, Philip F;Chan, T K;Faucher-Giguère, Claude-André;Feldmann, Robert;Kereš, Dušan;Murray, Norman;Quataert, Eliot
  • 通讯作者:
    Quataert, Eliot
A Model for the Origin of Bursty Star Formation in Galaxies
FIRE-2 simulations: physics versus numerics in galaxy formation
  • DOI:
    10.1093/mnras/sty1690
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    P. Hopkins;A. Wetzel;D. Keres̆;C. Faucher-Giguère;E. Quataert;M. Boylan-Kolchin;N. Murray;C. Hayw
  • 通讯作者:
    P. Hopkins;A. Wetzel;D. Keres̆;C. Faucher-Giguère;E. Quataert;M. Boylan-Kolchin;N. Murray;C. Hayw
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