Автору статьи сейчас 72 года, а потому он вполне может обозревать промежутки времени порядка полувека. В основном работы автора касались моделирования молекулярной динамики, о чем он и вспоминает. Вообще, интересно почитать биографию ученого ....

Кстати, на странице автора в отсканированном виде есть несколько полезных книг по численному моделированию.

Небольшой, а потому неизбежно неполный, обзор по моделированию струйных истечений от черных дыр. Автор рассматривает именно образование струи, в то время как многие исследования связаны с устойчивостью струй, их проявлениями и тп. В рассмотренных моделях для запуска джета необходимо магнитное поле.

Авторы представляют результаты проекта Aquarius по моделированию образования галактик. Формирование галактик - это, в первую очередь, формирование гало темного вещества. В представляемых моделях гало состоит из более чем миллиарда частиц, а в начальном моделировании участвовало более 4 миллиардов частиц (просто не все в конце счета входят в состав гало). Обнаружено небольшое систематическое отклонение от теоретических профилей Наварро, Френка и Вайта, которые активно используются в разных моделях (все трое, кстати, входят в число авторов обсуждаемой статьи).

Всем читать! Годунов вспоминает о создании годуновских численных схем, названных в его честь. Очень интересно!

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Авторы сравнивают четыре кода: Enzo, Flash, Gadget и Hydra. Для этого они решают с их помощью некоторые задачи с известными решениями. Речь не идет о выявлении "чемпиона", просто важно понять какие коды лучше подходят для разных классов задач.

Энциклопедический обзор по одному из самых часто используемых методов в астрофизическом моделировании: методу многих тел. Этим методом изучают и солнечную систему (равно как и другие системы), и звездные конгломераты от скоплений до галактик, и крупномасштабное распределение самих галактик.

Описана служба (и база данных) NStED (NASA/IPAC/MSC Star and Exoplanet Database). Приводятся данные по 140 000 ярким близким звездам, по известным планетам и тп. Разумеется, база будет расти, особенно после запуска новых спутников, специально предназначенных для поиска экзопланет.

Авторы представляют новый детальный расчет слияния двух нейтронных звезд. Предмет особого интереса авторов ? коллапс в черную дыру. В самом деле, обычно суммарная масса двух нейтронных звезд превосходит предел устойчивости относительно коллапса в черную дыру. Коллапс может происходить сразу после слияния или же с некоторой задержкой. Задержка связана с тем, что быстрое дифференциальное вращение может какое-то время удерживать объект от схлопывания.

Расчеты такого процесса крайне сложны, и даже представляемые результаты далеки от реальной ситуации. Авторы обсуждают, каковы могут быть, например, эффекты магнитных полей, не учитываемые в данных моделях. Кроме того, пока было использовано достаточно примитивное уравнение состояния вещества нейтронных звезд.

Тренироваться надо на кошках. Или на компьютерных моделях. Поэтому при разработке крупных научных проектов разные группы занимаются роазработкой компьютерных симуляторов установки. В данном случае речь идет о космическом гравитационно-волновом детекторе LISA.

Программа позволяет рассчитывать чувствительность детектора и сигналы от источников с известными свойствами. Программа находится в свободном доступе.

Представлен код для моделирования слияния галактик и прочих интересных явлений, где применимо приближение многих тел. Программа может использоваться как на обычных компьютерах, так и на GRAPE. Язык - Фортран 95. Программа также может быть использована для исследования космологических задач (т.е. можно включать космологическое расширение).

См. также вторую статью, посвященную этому коду: arxiv:0802.4253.

Авторы описывают новый метод численного моделирования, позволяющий учитывать магнитные поля при трехмерных расчетах самогравитирующих систем.

Иногда при численном моделировании ученые сталкиваются с задачами, где надо одинаково подробно прописывать очень разные масштабы. Это означает, что ни о какой равномерной сетке речи нет. Более того, иногда и неравномерную сетку приходится двигать, поскольку объект, рассматриваемый в задаче, "дышит". Хорошим примером таких моделей является взрыв сверхновой. Автор достаточно простым, прозрачным, языком описывает основные свойства таких моделей.

Обзор посвящен моделированию (а, стало быть, и пониманию) процесса образования дисковых галактик. Поскольку проблема далека от окончательного решения, обзор содержит в себе интригу, что делает чтение интересным.

Подробно описывается пакет программ для расчета звездной эволюции. Расчеты одномерные. Не учитывается вырождение электронов.

Наверное, многием будет интересно также просмотреть статью arxiv:0801.2022. В ней автор рассуждает о перспективах микросекундной звездной астрометрии (на таком уровне будет работать спутник GAIA). Оказывается, эта задача бросает вызов и звездным моделям. Когда астрометрия выйдет на микросекундный уровень, одномерными моделями будет уже не обойтись.

Появился целый ряд статей, посвященных различным аспектам исследования скоплений галактик. При этом большинство статей являются обзорами, имеющими более широкую область применимости, чем только скопления. Вместе они формируют целую книгу. Перечислю некоторые из них.
Nonthermal radiation mechanisms,
Thermal radiation processes,
Equilibration processes in the Warm-Hot Intergalactic Medium ,
Cosmological shock waves,
Observations of extended radio emission in clusters,
Nonthermal phenomena in clusters of galaxies,
Clusters of galaxies: setting the stage ,
Clusters of galaxies: beyond the thermal view,
Future instrumentation for the study of the Warm-Hot Intergalactic Medium,
Metal enrichment processes,
Numerical simulations of the Warm-Hot Intergalactic Medium.

Авторы представляют результаты численного моделирования слияния черной дыры и нейтронной звезды, полученные с помощью нового кода. Напомню, что такие события во-первых, совершенно точно являются мощнейшими источниками гравитационных волн (и, скорее всего, LIGO первыми увидит именно их), а во-вторых, какое-то время такие события обсуждались как источники коротких гамма-всплесков.

Результаты подтверждают, что гамма-всплеск сделать трудно, т.к. почти все вещество нейтронной звезды сразу проваливается в дыру, и лишь жалкие проценты идут на образование диска. Разумеется, авторы рассчитывают форму гравимпульса. Сравнение результатов расчетов с данными о будущих "отловленных" всплесках гравизлучения позволит дать важные ограничения на уравнение состояния нейтронных звезд.

Небольшой обзор, посвященный достаточно популярному изложению того, как моделируют турбулентность вообще, а в особенности в случае межзвездной среды.

Дано писание новой версии программы для космологических вычислений (методом многих тел).

Программа доступна на странице проекта.

ULIRGs (UltraLuminous InfraRed Galaxies) - так называют галактики со светимостями, превышающими в инфракрасном диапазоне L_IR > 10¹² светимостей Солнца. Столь мощное излучение возникает благодаря пылевым частицам, переизлучающим в инфракрасном диапазоне оптическое и ультрафиолетовое излучение активных галактических ядер и областей интенсивного звездообразования. Самой близкой к нам галактикой из класса ULIRG является Arp220 (z = 0.018). Спектроскопических наблюдений ULIRGs пока немного, и близость Arp220 представляет уникальную возможность для изучения звездного состава этой галактики. Спектры Arp220 были получены авторами на 4.2 метровом телескопе WHT. Для интерпретации спектров были использованы численные модели популяционного синтеза. Результаты моделирования показали, что в галактике доминирует излучение звезд с возрастами от 0.5 до 0.9 млрд лет, а также молодых звезд с возрастом менее 0.1 млрд лет. По мнению авторов, эти звездные населения характеризуют активные этапы галактического слияния, результат которого мы и наблюдаем как галактику Arp220.

Небольшая заметка, поясняющая детали генерации синтетических спектров галактик в рамках проекта Виртуальной Обсерватории. Отдельное внимание уделяется обсуждению систематических ошибок используемых моделей. Некторые особенности работы Виртуальной Обсерватории обсуждаются также в препринтах:

arXiv:0711.0412 3D Spectroscopy in the Virtual Observatory: Current Status;

arXiv:0711.1889 Visualization of Complex Observational and Theoretical Datasets in the Virtual Observatory;

arXiv:0711.1892 Middleware for Data Visualization in VO-enabled Data Archives;

arXiv:0711.2629 Theoretical models in the Virtual Observatory.

Богатые газом карликовые галактики подразделяют на карликовые иррегулярные низкой поверхностной яркости (dIrr), и яркие голубые карликовые галактики (BCD). И те, и другие имеют низкую металличность и сложную многокомпонентную газовую структуру. Их межзвездная среда состоит из холодной, теплой и горячей диффузной фаз. Авторы данной работы исследовали, как учет холодных облаков повлияет на динамическую и химическую эволюцию карликовых галактик. Результаты моделирования сравнивались авторами с их же результатами, но полученными в рамках стандартного общепринятого подхода. Численные эксперименты показали, что учет холодной облачной фазы уменьшает тепловую энергию МЗС на 20-40%, что существенно уменьшает вероятность образования крупномасшабных истечений. Общая металличность МЗС карликовой галактики при этом понижается на 0.2-0.4 порядка dex, хотя относительные содержания элементов остаются прежними.

Дано описание одного из кодов, описывающих эволюцию нормальных звезд. Существует несколько модификаций этого набора программ. Некоторые из них достаточно детальны для приложения к астросейсмологии и исследованиям внутреннего строения Солнца.

Авторы проводят трехмерное численное моделирование эволюции замагниченного молекулярного облака с целью выяснения того, как образуются двойные звезды. Авторы предсказывают, что у звезд в очень молодых группах должно наблюдаться два пика в распределении по большим полуосям орбит двойных.

См. также arxiv:0709.2886 и arxiv:0709.2887, посвященные аналогичным исследованиям - образование звезд. Здесь авторы детально исследуют роль магнитных полей при коллапсе облака. Выводы отличаются от полученных в описанной выше статье.

Сравниваются два подхода при организации доступа к данным о звездных популяциях в Виртуальной обсерватории. К сожалению, заметка очень короткая, поэтому, по сути, приходится довольствоваться лишь выводами автора. Все детали остаются за бортом.

Автор описывает (и рекламирует) софт для визуализации гидродинамических расчетов методом сглаженных частиц. Программа доступна для скачивания.

Довольно интересно, как люди пытаются оптимизировать визуализацию результатов расчетов формирования первых звезд и тп.

Буквально несколько дней назад известный российский научный журналист Александр Сергеев, зайдя в ГАИШ рассказывал мне в 31-й комнате за чашкой чая о возможности создания кластеров с производительностью несколько терафлоп на видеокартах NVIDIA. Я как-то скептически отнесся к этому (производительность-то большая, но вот как там с памятью.... Все равно это не дешево по нашим меркам, возни много и тп.). Но вот - китайцы уже благополучно гоняют такие системы на астрофизических задачах.

Хотя, все равно, самая красивая идея - это кластеры на XBOX под Linux. Дело в том, что игровые приставки в принципе можно купить дешевле себестоимости, если производитель ведет некоторую рыночную игру и думает в первую очередь об основных потребителях, которые покупают по одной приставке, а потом кучу игр :)

Обсудить в ЖЖ-сообществе ru_astroph.
Обсудить на Астрофоруме в Научной панораме.

Рассмотрены различные аспекты моделирования тесных звездных систем, в которых возможны частые взаимодействия звезд (захваты, обмены и тп.).

Сейчас в мире существует достаточно много групп, занимающихся численным моделированием формирования крупномасштабной структуры. Для внятного обсуждения результатов, полученных этими группами, необходимо сравнивать сами компьютерные программы. Для этого надо проводить некоторые стандартные вычисления, и детально разбираться нет ли противоречий в разных кодах. Этим уже несколько лет занимаются. В статье представлены очередные результаты сравнения. Вроде бы все хорошо.

Подробно, но очень понятно (без массы формул и тп.) описана компьютерная программа и ее применения для космологических вычислений. Рекомендую всем, кто интересуется тем, как проводятся мощные вычисления в современной астрофизике.

Представлено описание новой программы, предназначенной для расчета слияний нейтронных звезд (а также нейтронных звезд с черными дырами).

Дано подробное описание формул, заложенных в программу популяционного синтеза двойных систем "Машина сценариев".

"Вперед, к победе коммунизма!" (с)
Что-то в этом духе приходит в голову в связи с названием статьи. Авторы обсуждают распределенные вычисления (grid computing) с производительностью порядка петафлоп в секунду.

Grid computing требует разработки специальных алгоритмов. Авторы кратко их обсуждают и развернуто иллюстрируют.

Этот подход актуален для самых разных областей. Статья появилась именно в астрономической части Архива, поскольку часть авторов является астрофизиками, и пример для иллюстрации они выбрали астрономический - моделирование галактики.

Представлены результаты расчетов сверхновой для магнито-ротационного механизма. Как я уже не раз подчеркивал, наконец-то этот механизм стал активно исследоваться разными группами. Все это ясный пример того, как развитие вычислительной техники (имеется ввиду не только "железо", но и "софт") приводит к детализации моделей и рассмотрению более широкого спектра механизмов.

Фактически, это книга, посвященная очень популярной сейчас тематике - численному моделированию эффектов ОТО. Никакого "общего" интереса работа не представляет, но, по всей видимости, является полезнейшим руководством для тех, кто в самом деле этим занимается.

Замечательный синтез лабораторных экспериментов и численного моделирования, созданный для лучшего понимания феерических астрофизических феноменов - струйных истечений, наблюдаемых, в основном, от аккрецирующих черных дыр.

Представлены результаты новых численных расчетов слияний систем, состоящих из нейтронных звезд и черных дыр. Важно, что авторы находят новые аргументы в пользу того, что такие системы могут порождать короткие гамма-всплески.

Существуют различные методы численного моделирования в космологии. Авторы статьи сравнивают два подхода: SHP (smoothed particle hydrodynamics) и сеточные методы. Рассматриваются модельные задачи с известными решениями. Произведится численный счет с помощью различных методик.

Результаты недвусмысленно говорят о том, что сеточные методы куда как лучше описывают реальность. Связано это с тем, что они лучше могут описывать развитие нейстойчивостей (например, Рэлей-Тейлоровской). В космологии это важно, например, для расчетов движения галактик в скоплениях.

По-моему, очень интересная статья о современном подходе к численному моделированию вообще и в астрофизике, в частности. Я сам в этом отношении человек очень дремучий. Поэтому было особенно интересно почитать "как все могло бы быть".

Теория аккреции развивается уже достаточно давно. Тем не менее, даже для достаточно простых течений не достигнуто полное понимание. Как ясно из названия статьи, в ней провидится численное исследование трехмерной сферически-симметричной аккреции с учетом магнитных полей.

Как и в более ранних исследованиях (в том числе и самого автора статьи) темп аккреции конечно же меньше, чем в случае классической аккреции Бонди. Важным новым выводом является невозможность установления стационарного сверхзвукового сферически-симметричного течения при наличии мелкомасштабных магнитных полей.

Приводятся результаты численного моделирования поведения молодых нейтронных звезд с учетом многих деталей.

Приводится подробное описание одной из лучших современных программ популяционного синтеза тесных двойных систем - StarTrack. Соответственно, из описания того как и что считается, можно узнать много полезного об эволюции звезд в двойных системах, особенно о системах с компактными объектами.

В прошлом выпуске я уже писал о первой работе этой группы авторов. Ими рассматривается коллапс быстровращающейся массивной замагниченной нейтронно звезды, образовавшейся в реузльтате слияния двух нейтронных звезд. В предыдущей статье авторами лишь кратко была отмечена возможность генерации короткого гамма-всплеска при таком коллапсе. В этой же статье моделирование вспелска является основной темой.

Очередная статья известной российской группы, разрабатывающей модель магниторотационного взрыва сверхновой. Поскольку модель постоянно развивается, совершенствуется, то новые статьи содержат новые детали. Рекомендуется к прочтению всем, кого интересует, как взрываются массивные звезды (речь идет только о таких сверхновых, т.е. не о типе Ia).

оНДПНАМН НАЯСФДЮЕРЯЪ НДХМ ХГ БЮФМШУ ЮЯОЕЙРНБ ОНОСКЪЖХНММШУ ЛНДЕКЕИ Б ЮЯРПНТХГХЙЕ.

Такой вот длинный перевод названия. Суть работы конечно в том, что же нового есть в численном моделировании процессов, в которых велики эффекты Общей теории относительности. Задачи эти во-первых сейчас очень актуальны (например, в связи с перспективой регистрации гравитационных сигналов от сливающихся черных дыр), во-вторых оин становятся более доступными в смысле того, что мощность компьютеров все еще растет. Но одной мощью тут крепость не взять. Нужно разрабатывать новые алгоритмы. Этому собственно и посвящен обзор.

Представлено детальное описание одного из космологических кодов. Сам код доступен.

Мигель Червиньо сделал уже несколько очень интересных работ, посвященных пределам применимости эволюционного популяционного синтеза. Как видно из названия, это четвертая работа в серии. Работа достаточно техническая, но на мой взгляд важная.

Обширная энциклопедическая статья, посвященная методу многих тел в гравитации.

Все знают, что уже задача трех тел в общем виде не имеет полного аналитического решения. Однако в астрономии сплошь и рядом встречаются ситуации взаимодействия множества объектов. Для решения таких задач были разработаны как численные, так и приближенные аналитические методы. Обо всем этом - в статье.

Честно говоря, всегда нравились картинки и фильмы, демонстрирующие дисковую аккрецию.
Рассмотрен режим пропеллера при дисковой аккреции на замагниченную звезду. Результаты могут применяться как для аккреции на нейтронные звезды и белые карлики, так и для исследования звезд типа Т Тельца.

На первой серии рисунков показано, как изменяется конфигурация магнитного поля. На левом рисунке (Т=0, время отсчитывается в условных единицах, соответствующих одному обороту с кеплеровской скоростью на расстоянии 2.86 радиуса звезды) показана начальная конфигурация поля. Затем начинается расчет, и видно, как силовые линии формируют "магнитные башни". В нижней части дано увеличенное изображение линий вблизи диска для Т=70.

На второй серии рисунков продемонстрировано, что несмотря на то, что система находится на стадии пропеллера, когда быстровращающееся магнитное поле препятствует проникновения вещества на поверхность звезды, некоторая аккреция тем не менее возможна. На среднем рисунке отчетливо видно это "проникновение".

Две статьи, в которых описывается численная схема и код для моделирования магнито-гидродинамических процессов. Кроме описания представлены результаты тестов программы. Вероятно, этот код придет на смену знаменитому ZEUS.

Старая, но актуальная статья, посвященная взаимодействию радиоволн с плазмой.

Кратко описаны основные методы космологического моделирования методом многих тел (N-body). Поскольку данные по крупномасштабной структуре являются одним из китов, на которых стоит современная космология, советуем ознакомиться с этим обзором.

Наравне с данными по реликтовому излучению и первичному нуклеосинтезу исследования крупномасштабной структуры являются одним из столпов, на которых стоит здание современной космологии. С теоретической точки зрения рассмотрение моделей образования галактик и их скоплений и сверхскоплений сводится в основном как раз к методу многих частиц (N-Body simulations). В статье проводится обстоятельный обзор данного метода компьютерного моделирования.

Отметим, что появилось еще несколько обзоров, которые будут напечатаны в специальном выпуске Current Science.

Очень короткая заметка в трудах конференции. Мы выделяем ее потому, что уже в абстракте компактно и четко перечислены основные элементы и трудности в моделировании процесса формирования галактик и скоплений, а также возможные пути разрешения этих проблем.

Трудности связаны с правильным учетом охлаждения газа за счет излучения и нагрева газа за счет обратного влияния образующихся звезд. Для воспроизведения наблюдающихся свойств галактик необходим какой-то дополнительный механизм нагрева. Возможно, он связан с активностью галактического ядра.

Эта статья описывает две программы на FORTRAN'е, которые позволяют строить диаграммы Герцшпрунга-Рассела и эволюционные треки отдельных звезд на ней. Программа позволяет задавать такие параметры "рисуемой" звезды, как химсостав (центральный и фотосферный), светимость, эффективную температуру, радиус фотосферы и массу звезды. Сами программы достаточно просты, но снабжены очень большим набором файлов с данными. А за графику отвечает хорошо известный свободно распространяемы пакет программ PGPLOT.

AMR (Adaptive Mesh Refinement) означает "метод адаптивных сеток" один из самых продвинутых методов численного гидродинамического и магнитогидродинамического моделирования, когда требуется смоделировать процессы в достаточно большом объеме пространства и при этом проследить за мелкими деталями, возникающими в некоторых его местах.

А применяются эти методы для моделирования Солнца, межзвездной среды, вспышек Сверхновых, процессов нуклеосинтеза, звездообразования, джетов, образования и эволюции галактик и крупномасштабной структуры Вселенной. И так далее ...
(При этом ни одного рисунка.)

Это не первая работа данных авторов по численной МГД, до этого была аккреция на соосный диполь, на быстро движущуюся, но невращающуюся звезду и т.д.

Статью можно читать двумя способами: внимательно вчитываться в использованные граничные условия и параметры среды - это для специалистов гидродинамиков, физиков плазмы и астрофизиков, или просто смотреть на картинки - их много и ниже приведена одна из самых простых и не красочных.

Схема начальных условий расчета:
сечение вдоль оси вращения

На сайте авторов можно посмотреть фильм, следанный по этим расчетам: http://www.astro.cornell.edu/us-rus/inclined.htm.

Очень маленький обзор одной из самых авторитетных групп по численному моделированию Сверхновых. Что стало ясно на сегодняшний день: двумерные осесимметричные модели, даже с очень изощренным переносом нейтрино, не привели к успеху. Но есть явные признаки того, что (в трехмерии) данная проблема близка к решению.

"Фотографии" двумерного коллапса
в разные моменты времени

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