Grant/Projek zakończony
Symulacje numeryczne procesów magnetohydrodynamicznych w dyskach astrofizycznych
Identyfikator grantu: PT00208
Kierownik projektu: Michał Hanasz
Uniwersytet Mikołaja Kopernika
Centrum Astronomii
Toruń
Data otwarcia: 2008-09-11
Data zakończenia: 2024-02-23
Streszczenie projektu
Celem projektu jest badanie procesów magnetohydrodynamicznych w dyskach astrofizycznych do których zaliczamy dyski galaktyczne, protogwiazdowe, protoplanetarne oraz dyski akrecyjne. Dynamika gazu i pola magnetycznego w obiektach tego typu jest niezwykle złożona, a jednocześnie ważna dla zrozumienia powstawania i ewolucji struktur we wszechświecie oraz powstawania galaktyk, gwiazd i planet, a w końcu życia we Wszechświecie.
Standardowa metoda badań w tej dziedzinie opiera się na równoległych symulacji płynowych, które ze względu na złożoność procesów fizycznych oraz szeroki zakres skal czasowych i przestrzennych, wymagają zaangażowania klastrów obliczeniowych oraz superkomputerów. Wśród projektów, które zamierzamy realizowac planowane są: badania generacji pól magnetycznych w galaktykach spiralnych z pomocą procesu dynamo napędzanego promieniowaniem kosmicznym, badania niestabilności grawitacyjnej i procesów powstawania gwiazd w namagnesowanym, wielofazowym ośrodku międzygwiazdowym, badania migracji pyłu oraz powstawania planet w gazowo-pyłowych dyskach protoplanetarnych, oraz badania procesów powstawania planet w dyskach protoplanetarnych w wyniku połączonego działania kilku niestabilności płynowych: grawitacyjnej, magnetorotacyjnej, strumieniowej oraz Kelvina-Helmholtza.
Nasz obliczenia prowadzone są z pomocą nowego, równoległego, wielopłynowego kodu magnetohydrodynamicznego o nazwie PIERNIK, który został stworzony z udziałem studentów i doktorantów Centrum Astronomii UMK w Toruniu. Kod ten opiera sie na prostym, dokładnym i wydajnym algorytmie magnetohydrodynamicznym typu "Relaxing TVD". Kod napisany jest w języku FORTRAN90 i jest zrównoleglony w oparciu o bibliotekę MPI.
Standardowa metoda badań w tej dziedzinie opiera się na równoległych symulacji płynowych, które ze względu na złożoność procesów fizycznych oraz szeroki zakres skal czasowych i przestrzennych, wymagają zaangażowania klastrów obliczeniowych oraz superkomputerów. Wśród projektów, które zamierzamy realizowac planowane są: badania generacji pól magnetycznych w galaktykach spiralnych z pomocą procesu dynamo napędzanego promieniowaniem kosmicznym, badania niestabilności grawitacyjnej i procesów powstawania gwiazd w namagnesowanym, wielofazowym ośrodku międzygwiazdowym, badania migracji pyłu oraz powstawania planet w gazowo-pyłowych dyskach protoplanetarnych, oraz badania procesów powstawania planet w dyskach protoplanetarnych w wyniku połączonego działania kilku niestabilności płynowych: grawitacyjnej, magnetorotacyjnej, strumieniowej oraz Kelvina-Helmholtza.
Nasz obliczenia prowadzone są z pomocą nowego, równoległego, wielopłynowego kodu magnetohydrodynamicznego o nazwie PIERNIK, który został stworzony z udziałem studentów i doktorantów Centrum Astronomii UMK w Toruniu. Kod ten opiera sie na prostym, dokładnym i wydajnym algorytmie magnetohydrodynamicznym typu "Relaxing TVD". Kod napisany jest w języku FORTRAN90 i jest zrównoleglony w oparciu o bibliotekę MPI.
Publikacje
- Hanasz, Michał; Wóltański, Dominik; Kowalik, Kacper; Pawłaszek, Rafał, Global simulations of galactic dynamo driven by cosmic-rays and exploding magnetized stars, "Cosmic Magnetic Fields: From Planets, to Stars and Galaxies", K.G. Strassmeier, A.G. Kosovichev & J.E. Beckman, eds., Proc. IAU Symp. 259, CUP , (2009) 2
- Hanasz, Michał; Wóltański, Dominik; Kowalik, Kacper, Global Galactic Dynamo Driven by Cosmic Rays and Exploding Magnetized Stars, The Astrophysical Journal Letters 707, (2009) 155-159
- Hanasz, M., Wóltański, D., Kowalik, K., Kotarba, H., Cosmic-Ray driven dynamo in galaxies, Advances in Plasma Astrophysics Proceedings IAU Symposium 274, (2011) 6 stron
- Dominik Wóltański, Michał Hanasz, Kacper Kowalik, Hanna Kotarba, Cosmic-ray driven dynamo in spiral galaxies, Proceedings of Magnetic Fields in the Universe: From Laboratory and Stars to Primordial Structures, pod red. M. Soida, K. Otmianowska-Mazur, E.M. de Gouveia Dal Pino & A. Lazarian. ---, (2012) 6 stron
- D. Wóltański, M. Hanasz, K. Kowalik, Cosmic ray driven dynamo in spiral galaxies, D.F. Torres and O. Reimer (eds.), Cosmic Rays in Star-Forming Environments, Astrophysics and Space Science Proceedings 34, (2013) -
- M. Hanasz , D. Wóltański , K. Kowalik, INTERSTELLAR AND INTERGALACTIC DYNAMOS, A. G. Kosovichev, E. M. de Gouveia Dal Pino, Y.Yan (eds.), Solar and Astrophysical Dynamos and Magnetic Activity, International Astronomical Union Proceedings IAU Symposium No. 294 -, (2013) -
- D. Wóltański, M. Hanasz, K. Kowalik, Magnetic field structure from cosmic ray driven dynamo in spiral galaxies, Cosmic rays & their interstellar medium environment CRISM-2014 -, (2014) -
- M. Hanasz, Magnetic field structures from the Cosmic-Ray-driven dynamo, Cosmic magnetic fields: current knowledge and the future ideas -, (2014) -
- D. Wóltański, M. Hanasz, K. Kowalik, 3D spiral galactic magnetic field structure from cosmic ray driven dynamo, Cosmic magnetic fields: current knowledge and the future ideas -, (2014) -
- Dominik Wóltański, Dynamo napędzane promieniowaniem kosmicznym w galaktykach spiralnych, Uniwersytet Mikołaja Kopernika -, (2015) 1-107
- Mateusz Ogrodnik, Michał Hanasz, Dominik Wóltański, Implementation of CR Energy SPectrum (CRESP) algorithm in PIERNIK MHD code. I. Spectrally resolved propagation of CR electrons on Eulerian grids, Astrophysical Journal Supplement Series arXiv:2009.06941, (2021) 23 strony
- Mateusz Ogrodnik, Michał Hanasz, Dominik Wóltański, Implementation of CR Energy SPectrum (CRESP) algorithm in PIERNIK MHD code. I. Spectrally resolved propagation of CR electrons on Eulerian grids, Astrophysical Journal Supplement Series 253, (2021) 18
- Nicolas Peschken, Michał Hanasz, Thorsten Naab, Dominik Wóltański, Artur Gawryszczak, The phase structure of cosmic ray driven outflows in stream fed disc galaxies, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society arxiv 2210.17328, (2022) 18 stron
- Peschken, N., Hanasz, M., Naab, T., Wóltanski, D., Gawryszczak, A., The phase structure of cosmic ray driven outflows in stream fed disc galaxies, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 552, (2023) 5529-5545
- Ogrodnik, M., Hanasz, M., Wóltański, D. Gawryszczak, A., Modeling CR electron propagation with PIERNIK & CRESP: simulations vs. observational data of NGC891, 27th European Cosmic Ray Symposium / Proceedings of Science (ECRS) PoS(ECRS), (2023) 131