Shocks in the Illustris Universe and Discontinuous Galerkin Hydrodynamics

Die Erforschung hochgradig nichtlinearer astrophysikalischer Systeme und Prozesse hängt in zunehmender Weise von numerischen Simulationverfahren ab. Die Ziele dieser Arbeit liegen in der Entwicklung neuartiger Analysemethoden für kosmologische Simulationen und der Einführung neuer numerischer Methoden zur Verbesserung ihrer Genauigkeit. Wir stellen die Implementierung eines Algorithmus zur Stoßwellendetektierung für den AREPO-Code mit bewegtem Gitter vor. Damit analysieren wir Stoßwellen in Illustris, einer hochmodernen kosmologischen Galaxienentstehungssimulation. Wir identifizieren Stoßwellen verschiedenster Art, zum Beispiel aufgrund von Akkretionsprozessen, Strukturkollisionen, schwarzen Löchern, und galaktischen Winden. Die stärksten Stoßwellen werden hierbei durch schwarze Löcher hervorgerufen. Zu späten Zeiten messen wir eine spezifische Stoßwellendissipationsrate, die relativ umgebungsunabhängig ist, von 0.1 erg / g / s. In einem weiteren Projekt beschreiben und implementieren wir eine diskontinuierliche Galerkin (DG) Methode höherer Ordnung zur Lösung der idealen Gasgleichungen auf einem strukturierten Gitter, welches lokal verfeinert werden kann. Durch Vergleich mit einem traditionellen Finiten-Volumen-Verfahren finden wir, dass DG geringere Diffusions- und Advektionsfehler aufweist, sowie für rotierende Systeme zu bevorzugen ist. Unsere Ergebnisse belegen ein großes Potenzial dieser Methode für astrophysikalische Anwendungen