Stochastic and Deterministic Methods for Simulating the Evolution of Solid Bodies in Protoplanetary Disks
- Termin in der Vergangenheit
- Donnerstag, 2. Mai 2024, 16:00 Uhr
- Mathematikon, SR 00.200
- Moritz Beutel
Adresse
Mathematikon
SR 00.200 (EG)Veranstalter
Dekan
Veranstaltungstyp
Disputation
Planeten entstehen in den rotierenden Scheiben aus Gas und Staub, von welchen junge Sterne umgeben sind. Obgleich sich in den letzten Jahrzehnten viele Arbeiten durch theoretische Überlegungen und numerische Studien mit der Entstehung von Planeten befaßt haben, ist erst in jüngster Zeit neben dem Nachweis protoplanetarer Scheiben auch die Beobachtung ihrer inneren Struktur gelungen. Es wird vermutet, dass die Bedingungen in den ringförmigen Ansammlungen von Staub, die in vielen protoplanetaren Scheiben zu sehen sind, die Bildung von Planetenkernen durch rapide Wachstumsprozesse begünstigen.
Um in einer Computersimulation abbilden zu können, wie sich Gesteinsplaneten aus der Akkumulation von Staubteilchen bilden, müssen in bezug auf Teilchenzahl und -masse viele Größenordnungen überspannt werden. Für sehr große Teilchenzahlen ist das nur mit statistischen Methoden möglich. Im Gegensatz zu gitterbasierten statistischen Methoden eignen sich Verfahren, die mit repräsentativen Teilchen arbeiten, auf natürliche Weise für die Verbindung mit einer N-Körper-Simulation; jedoch erfordern solche repräsentativen Methoden einen erheblichen Rechenaufwand, wodurch ihrer Nutzbarkeit Grenzen gesetzt sind.
In dieser Arbeit werden Methoden und Schemata entwickelt, um Prozesse der Planetenentstehung simulieren zu können, wie sie in den Staubringen protoplanetarer Scheiben vermutet werden. Zu diesem Zweck wird zunächst eine Erweiterung der "Representative Particle Monte Carlo"-Methode erarbeitet, um diese für die Modellierung rapider Wachstumsprozesse anwendbar zu machen. Um den Kostenaufwand repräsentativer Teilchenmethoden zu verringern, wird sodann ein neuartiges Rechenverfahren konstruiert, dessen rechnerischer Aufwand nicht wie beim herkömmlichen Verfahren in quadratischer, sondern nur noch in linearer Relation zur Zahl der repräsentativen Teilchen steht. Für das Rechenverfahren werden intervallwertige Rechenvorschriften benötigt; um deren Anfertigung zu erleichtern, wird außerdem ein Paradigma für intervallsensitives Programmieren vorgeschlagen.