Numerical Studies in Star Formation using Smoothed Particle Magnetohydrodynamics

Beschreibung

Unser Verständnis der Sternentstehung hat sich seit den ersten theoretische Untersuchungen des Gravitationskollapses, die Jeans vor mehr als 100 Jahren durchgeführt hatte, drastisch verbessert. Heute wissen wir, dass die meisten Sterne in Haufen innerhalb von kalten, dunklen Molekülwolken, die Teil des interstellaren Mediums sind, entstehen. Darüber hinaus haben wir ein gutes Verständnis über die einzelnen physikalischen Prozessen, die an der Sternentstehung beteiligt sind. Doch das Zusammenspiel der physikalischen Prozesse, die schließlich zur Entstehung von Sternen führen, ist noch weitgehend unverstanden. In dieser Arbeit wird der Einfluss von Magnetfeldern bei der Bildung einzelner Sterne geringer Masse untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit wird die numerische Methode Smooth- ed Particle Magnetohydrodynamics (SPMHD) verwendet, um den Gravitationskollaps in Anwesenheit von Magnetfeldern in dreidimensionale Simulationen zu untersuchen. Während ähnliche Untersuchungen mit gitterbasierten Codes durchgeführt wurden, waren SPMHD basierte Methoden auf Formulierungen begrenzt, welche Potenziale anstelle der Induktionsgleichung für die Zeitentwicklung des Magnetfelds verwenden. In dieser Arbeit war es zum ersten Mal möglich, eine SPMHD Simulation des Gravitationskollapses mit den vollen Gleichungen der idealen Magnetohydrodynamik durchzuführen, ohne Beeinträchtigung der Resultate durch numerische Instabilitäten.
Unser Verständnis der Sternentstehung hat sich seit den ersten theoretische Untersuchungen des Gravitationskollapses, die Jeans vor mehr als 100 Jahren durchgeführt hatte, drastisch verbessert. Heute wissen wir, dass die meisten Sterne in Haufen innerhalb von kalten, dunklen Molekülwolken, die Teil des interstellaren Mediums sind, entstehen. Darüber hinaus haben wir ein gutes Verständnis über die einzelnen physikalischen Prozessen, die an der Sternentstehung beteiligt sind. Doch das Zusammenspiel der physikalischen Prozesse, die schließlich zur Entstehung von Sternen führen, ist noch weitgehend unverstanden. In dieser Arbeit wird der Einfluss von Magnetfeldern bei der Bildung einzelner Sterne geringer Masse untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit wird die numerische Methode Smooth- ed Particle Magnetohydrodynamics (SPMHD) verwendet, um den Gravitationskollaps in Anwesenheit von Magnetfeldern in dreidimensionale Simulationen zu untersuchen. Während ähnliche Untersuchungen mit gitterbasierten Codes durchgeführt wurden, waren SPMHD basierte Methoden auf Formulierungen begrenzt, welche Potenziale anstelle der Induktionsgleichung für die Zeitentwicklung des Magnetfelds verwenden. In dieser Arbeit war es zum ersten Mal möglich, eine SPMHD Simulation des Gravitationskollapses mit den vollen Gleichungen der idealen Magnetohydrodynamik durchzuführen, ohne Beeinträchtigung der Resultate durch numerische Instabilitäten.

Autor*in

Florian Bürzle

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