Characterization of hydrodynamic simulations generated by particle splitting

Abstract

El estudio del fenómeno de colapso gravitacional en nubes densas de gas es realizado usando la teoría básica de la hidrodinámica autogravitante la cual nos permite seguir la evolución de un fluido autogravitante no viscoso, compresible y no-magnético. Usando el método numérico de Hidrodinámica de Partículas Suavizadas (SPH) se establecen las ecuaciones de la hidrodinámica autogravitante en su formulación numérica y el código público Gadget2 para la solución de las ecuaciones. Los sistemas físicos consisten en una nube de gas con rotación de cuerpo rígido y una nube de gas con turbulencia inducida. Al seguir la evolución de una nube de gas bajo severo colapso gravitacional, es necesario tener resolución adecuada para poder obtener modelos con resultados físicos confiables. Para aumentar la resolución en regiones de alta densidad, se usa la técnica de Particle Splitting. La idea principal de esta técnica es la de mejorar la resolución al sustituir cada partícula en la región de interés por un conjunto de nuevas y más finas partículas. Se hace un estudio comparativo para saber si Particle Splitting es capaz de reproducir los resultados de la simulación original, pero con resolución incrementada o si se obtienen resultados diferentes. Después de una serie de simulaciones con y sin Particle Splitting en los dos sistemas físicos, los resultados arrojan modelos con resolución aumentada al aplicar la técnica, mostrando más subestructura en los núcleos formados en comparación con las simulaciones sin Particle Splitting.