Численное моделирование - важнейший инструмент в космологических исследованиях. Существует много различных подходов к "созданию вселенной в пробирке". Соответственно, необходимо сравнивать разные подходы монополизм и отсутствие свободного компетентного обсуждения науке противопоказано).

Авторы (известнейшие специалисты в своей области) сравнивают два численных кода, основанных на разных методиках. Обсуждаются причины несколько различающихся результатов работы двух программ.

Дается обзор новой версии параллельных суперкомпьютеров серии GRAPE (GRAvity piPE) для моделирования методом многих тел, активно применяющимся в астрофизике (структура и взаимодействие галактик, звездные скопления, крупномасштабная структура, устойчивость и формирование планетных систем и т.п.). Серия началась в начале 90-х годов и, разумеется, мощность компьютеров быстро росла. Компьютеры GRAPE-3 и -5 производились даже малыми сериями, что позволило сделать их не очень дорогими (т.е. доступными большинству крупных университетов, где были соответствующие группы исследователей). GRAPE-6 имеет 2048 процессоров. Максимальная скорость - 64 Терафлопа.

Статья будет безусловно интересна всем, кто интересуется численными методами, компьютерным моделирование и т.п.

Короткий отчет о ходе работ над интересным проектом. Авотры поставили своей задачей с помощью численного моделирования получить библиотеку сливающихся галактик. Как хорошо известно, взаимодействие галактик может порождать весьма причудливые конфигурации. Было бы интересно заранее иметь набор симуляций. Для того, чтобы это давало отдачу, нужно иметь около 1000 смоделированных слияний. Большая работа!

Существует достаточно много открытых кодов для самых различных целей. В том числе и для космологического моделирования. В данной статье авторы представляют описание программы FLY. Работа, разумеется, очень техническая, но будет интересна тем, кто интересуется численным моделированием.

Две статьи (вторая "Smoothed Particle Magnetohydrodynamics II. Variational principles and variable smoothing length terms"), посвященные моделированию методом сглаженных частиц (Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)).

Предложен новый алгоритм, который проверен множеством одномерных тестов, представленными в этих двух работах. Предполагается, что алгоритм будет крайне полезен в астрофизических приложениях (включая неидеальную МГД).

Диссертация посвящена численному моделирования гравитационного коллапса. Тема архисложная и архиактуальная.

Эта статья - праздник трехмерных расчетов, которые были выполнены для серии моделей с различной скоростью вращения и магнитным полем. Самое быстрое из рассмотренных вращений не приводит к фрагментации звезды и не вызывает существенных изменений в процессах конвекции в центре ее ядра. Аналогично, рассматривались не слишком сильные магнитные поля, которые не доминируют в процессе взрыва сверхновой (более сильные магнитные поля, наблюдаемые у нейтронных звезд, могут возникать при их последующем охлаждении и сжатии). В модели с самым быстрым вращением может образоваться пульсар, энергии вращения которого будет достаточно для сброса оболочки сверхновой. Но современные эволюционные теории предсказывают слишком медленное вращение у предсверхновых, чтобы такой (магниторотационный) механизм мог сработать.

Правильно разделить наблюдательные данные на интервалы, чтобы затем их удачно аппроксимировать - почти искусство. В данной заметке описан простой, но мощный алгоритм, который просматривает все возможные варианты разбиения N точек данных за время порядка N² (обращаем внимание, что общее число вариантов разбиения пропорционально e^N). Алгоритм гарантированно находит глобальный оптимум и автоматически определяет число интервалов на которое надо разбить исходные данные. Алгоритм легко обобщается на многомерные данные. Возможна, также, его работа в реальном времени.

Пример разбиения набора данных на интервалы

Базы данных больших обзоров неба (например, SuperCOSMOS Sky Survey, SSS), также как и отдельные наблюдения, "засоряются" пролетами искусственных спутников и самолетов, физическими дефектами приемников (сегодня это, в основном, ПЗС) и т.д. Однако, если появление подобных дефектов в одиночных наблюдениях можно обнаружить и, по возможности, устранить в ручную, то в автоматически проводимых обзорах большого объема такое решение невозможно.

Данная статья посвящена обнаружению и удалению из данных обзоров "треков" искусственных спутников земли и самолетов и других линейных дефектов.

Полную версию статьи (с рисунками) можно взять на сайте авторов http://www.anc.ed.ac.uk/~amos/publications.html, а детали проекта узнать здесь.

База данных о галактиках "GOLDmine" ("Золотые копи") была существенно обновлена к сентябрю 2003 г. Адрес базы данных: http://goldmine.mib.infn.it/.

Скромное название системы MODEST не должно вводить в заблуждение. Это крупный проект, который дает возможность проводить комплексное моделирование плотных звездных систем, например, шаровых скоплений. Некоторые куски кода доступны в Интернет. Проект объединяет несколько исследовательских групп по всему миру. В статье дается обзор первого года работы.

Автор статьи работает в Department of Energy (что-то типа нашего МинСредМаша) уже давно. Ясно, что именно такие ведомства имеют возможность проводить очень сложные численные эксперименты.

Статья очень и очень интересная. Всем советуем прочесть. Описано много конкретных работ (особенно в области изучения поведения хаотических систем).

Интересно, "а как у нас?".....

Большое количество астрономических объектов выбрасывает струи (или, как их еще называют, джеты). Это и образующиеся звезды, и компактные объекты в тесных двойных системах, и сверхмассивные черные дыры в ядрах галактик.... Если скорость джета велика, то их называют релятивистскими, т.к. нужно учитывать эффекты специальной теории относительности. Кроме того, во многих джетах наблюдают закрученные (спиральные) структуры. Объяснению этого феномена, а также попыткам воспроизвести подобные структуры в численных экспериментах, посвящена данная работа.

Это не первый расчет слияния двойной нейтронной звезды (и уж тем более не последний). Основная проблема здесь состоит в следующем проводить этот расчет можно только в трех измерениях (поскольку задача не обладает осевой симметрией), а если, как в данном случае, учитываются магнитные поля, то требования к объемам компьютерной памяти становятся очень большими. Большинство предыдущих расчетов велось на малых сетках (с низким разрешением), именно поэтому каждое существенное увеличение разрешения в таких расчетах вызывает большой интерес.

Численным расчетам слияния двойных нейтронных звезд и излучающихся при этом гравитационных волн посвящен также препринт astro-ph/0306481 к которому прилагается фильм.

В этой статье рассматривается и количественно оценивается, с помощью численного моделирования методом N-тел, наблюдающийся вклад двух эффектов с очень поэтическими названиями "Пальцы Бога" (Fingers of God) и "эффект Бычьего Глаза" (Bull's Eye Effect). Оба этих эффекта связаны с отклонениями движений отдельных объектов (галактик) от закона Хаббла. Эти отклонения связаны с тем, что кроме участия в общем Хаббловском расширении имеют собственные пекулярные скорости (относительно движения Хаббловского потока в среднем).

Первый эффект связан с движениями галактик в компактных стационарных скоплениях. Вириальные скорости объектов там достигают тысяч километров в секунду, половина галактик движется к нам (их красное смещение z уменьшается), вторая половина - от наc (z становится больше). Тогда при построении трехмерного распределения объектов, когда расстояние вычисляется через лучевую скорость (красное смещение) по закону Хаббла, в направлении вириализованных скоплений мы увидим вытянутые вдоль луча зрения "сигары" - "'Пальцы Бога' со всех сторон указывающие на нас".

Второй эффект ("эффект Бычьего Глаза") работает на больших масштабах и действует в противоположную сторону (т.е. не растягивает, а сжимает распределение объектов по z). Он действует в более крупных структурах (скоплениях и сверх скоплениях), которые не достигли стационарного состояния и все еще продолжают коллапсировать. В этом случае объекты расположенные на ближней к нас стороне такого объекта удаляются от нас в среднем быстрее, чем по закону Хаббла, а на дальней стороне - в среднем медленнее. В итоге такой объект по красному смещению занимает меньший интервал, чем соответствующий его геометрическим размерам. К сожалению, происхождение названия этого эффекта не понятно.

Иллюстрация возникновения эффектов "Пальцев Бога" и "Бычьего Глаза".

Методы расчетов нужно постоянно улучшать. В статье авторы обсуждают проблему постановки правильных начальных условий при моделировании в космологии. Дело в том, что структура появляется из уже существовавших флуктуаций плотности. Важно правильно их задать. Авторы делают несколько "прогонов" с разными параметрами, и дают свои рекомендации по выбору начальных условий и работе с ними.

^{(Архив Численное моделирование:} v.2, 2004, v.1, 2002-2003)