扁長ハロー中の銀河円盤に励起されるウォープの維持に関する研究

扁长晕中银盘激发的扭曲维持研究

基本信息

批准号：
21K03626
负责人：
穂積俊輔
金额：
$ 1.91万
依托单位：
Shiga University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度に開発した、銀河円盤とそれを取り囲むダークマターハローからなる円盤銀河をいずれの成分も自己重力系として扱うシミュレーションコードをさらに最適化することによって高速化を実現した。開発したシミュレーションコード（SCF-FDPSコード）は、銀河円盤の自己重力を計算するツリーコードとハローの自己重力とハローと銀河円盤との重力相互作用を計算するSCFコードから構成されるが、そのいずれもSIMD化によって高速化した。ツリーコードには並列化に対して極限まで最適化されたFDPSと呼ばれる数値計算ライブラリを使用した。その結果、円盤とハローからなる円盤銀河モデルに対して、開発したSCF-FDPSコードで計算した場合には、少なくともFDPSを実装したツリーコードで計算するよりも3倍以上高速化することができた。さらに、ハローの粒子数と円盤の粒子数の比が大きくなると、ツリーコードに比べてSCF-FDPSコードが最大10倍程度高速に計算できるようになった。現状では、ハローと円盤からなる円盤銀河に対して、ほぼ極限的に高速化されたシミュレーションコードとなっている。この研究成果は国内学会や国際研究会で発表するとともに、論文にまとめて国際的専門雑誌に投稿して出版された。このSCF-FDPSコードによって、円盤の外縁部の一端がその赤道面に対して垂直に上方に折れ曲がり他端が下方に折れ曲がるウォープと呼ばれる構造を大量粒子による詳細なシミュレーションでその維持メカニズムを調べる準備が整った。一方、本研究では、ラグビーボールのような形状である扁長なハロー中でその赤道面に対して傾いた円盤が形成するウォープ構造について調べることが目的となっているが、そのための円盤銀河モデルも作成できることを確認した。

这一加速是通过进一步优化去年开发的模拟代码实现的，该代码将由银盘和周围暗物质晕组成的盘状星系视为自引力系统。开发的模拟代码（SCF-FDPS代码）由计算银盘自重力的树代码和计算晕自重力以及晕与银盘之间的引力相互作用的SCF代码组成。使用 SIMD 也提高了速度。对于树代码，我们使用了名为 FDPS 的数值计算库，该库针对并行化进行了极其优化。因此，使用开发的 SCF-FDPS 代码对由圆盘和光环组成的盘状星系模型进行计算，比使用实现 FDPS 的树代码进行计算至少快三倍。此外，随着晕中粒子数与盘中粒子数之比的增加，SCF-FDPS 代码的计算速度比树代码快 10 倍。目前，对于由光晕和圆盘组成的盘状星系，模拟代码几乎非常快。该研究成果在国内学术会议和国际研究小组上发表，并汇编成论文提交至国际专业期刊发表。使用这个SCF-FDPS代码，我们准备通过详细的模拟来研究一种称为翘曲的结构的维持机制，其中圆盘外边缘的一端垂直于其赤道面向上弯曲，另一端向下弯曲使用大量的粒子就可以了。另一方面，本研究的目的是研究由相对于赤道面倾斜的盘形成的扭曲结构，该扭曲结构在形状像橄榄球的细长光环中被证实是可能的。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A Fast N-body Code for Simulating Disk-Halo Systems

模拟盘晕系统的快速 N 体代码

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hozumi Shunsuke;Nitadori Keigo;Iwasawa Masaki;Shunsuke Hozumi;穂積俊輔;岡崎敦男;Atsuo Okazaki;Shunsuke Hozumi
通讯作者：
Shunsuke Hozumi

FDPS-SCF: 円盤銀河の高速N体計算コードの開発

FDPS-SCF：盘状星系快速N体计算代码的开发