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LOW–MASS GALAXY FORMATION IN COSMOLOGICAL AMR SIMULATIONS: THE EFFECTS OF VARYING THE SUB–GRID PHYSICS PARAMETERS

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This post, leveraging AI, summarizes and analyzes the key aspects of the research paper “LOW–MASS GALAXY FORMATION IN COSMOLOGICAL AMR SIMULATIONS: THE EFFECTS OF VARYING THE SUB–GRID PHYSICS PARAMETERS”. For in-depth information, please refer to the original PDF.


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English Summary

This paper presents numerical simulations aimed at exploring the effects of varying sub-grid physics parameters on galaxy formation and evolution within a cosmological setting. The simulations utilize hydrod-dynamics models with feedback schemes, introducing several free parameters such as SF efficiency, star formation rate (SFR), etc., to model galaxy assembly processes in parsec scales or smaller. Our conversion into stars is calculated using recipes that introduce some free parameters like the SF efficiency and stochastic nature of gas associated with local Jeans instability criteria typically used for declaring a gas cell as star forming, i.e., probabilistic functions around nSF threshold density (nSF) introduced instead of deterministic density criterion. The paper focuses on general evolutionary trends in galaxy formation experiments using ART code and AMR/Eulerian techniques at z = 0.43 epochs with nominal resolution of 218 pc comoving, exploring the effects of SF/feedback prescriptions on physical properties/processes of galaxies such as baryon fraction, SFR, etc., that are far from being resolved due to quantitative differences between each subgrid scheme for ISM energy injection.

Key Technical Terms

Below are key technical terms and their explanations to help understand the core concepts of this paper. You can explore related external resources via the links next to each term.

  • Star Formation Rate (SFR) [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
    Explanation: The rate at which mass converts into stars in star forming regions; calculated using recipes that introduce free parameters like SF efficiency, etc., associated with local Jeans instistence criteria typically used for declaring a gas cell as star forming, i.e., probabilistic functions around nSF threshold density (nSF) introduced instead of deterministic density criterion.
  • Subgrid Physics Parameters [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
    Explanation: Parameters that govern galaxy formation and evolution within hydrod-dynamics models with feedback schemes; introducing several free parameters like SF efficiency, star formation rate (SFR), etc., to model galaxy assembly processes in parsec scales or smaller. These subgrid physics parameters are typically used for declaring a gas cell as star forming, i.e., probabilistic functions around nSF threshold density (nSF) introduced instead of deterministic density criterion.
  • SF/Feedback Prescriptions [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
    Explanation: Parameters that govern galaxy formation and evolution within hydrodynamics models with feedback schemes; introducing several free parameters like SF efficiency, star formation rate (SFR), etc., to model galaxy assembly processes in parsec scales or smaller. These SF/feedback prescriptions are typically used for declaring a gas cell as star forming, i.e., probabilistic functions around nSF threshold density (nSF) introduced instead of deterministic density criterion.
  • Galaxy Formation Experiments [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
    Explanation: Galaxy formation experiments using ART code and AMR/Eulerian techniques; exploring the effects of SF/feedback prescriptions on physical properties/processes of galaxies such as baryon fraction, SFR, etc., that are far from being resolved due to quantitative differences between each subgrid scheme for ISM energy injection.
  • Jeans Instability Criteria [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
    Explanation: Parameters used in star forming regions; calculated using recipes introducing free parameters like SF efficiency associated with local Jeans instistence criteria typically used for declaring a gas cell as star forming, i.e., probabilistic functions around nSF threshold density (nSF) introduced instead of deterministic density criterion.
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Draft version June 15, 2018 Preprint typeset using LATEX style emulateapj v. 11/10/09 LOW–MASS GALAXY FORMATION IN COSMOLOGICAL AMR SIMULATIONS: THE EFFECTS OF VARYING THE SUB–GRID PHYSICS PARAMETERS Pedro Col´ın1 Vladimir Avila-Reese2, Enrique V´azquez-Semadeni1, Octavio Valenzuela2, and Daniel Ceverino3 1 Centro de Radioastronom´ıa y Astrof´ısica, Universidad Nacional Aut´onoma de M´exico, A.P. 72-3 (Xangari), Morelia, Michoac´an 58089, M´exico 2 Instituto de Astronom´ıa, Universidad Nacional Aut´onoma de M´exico, A.P. 70-264, 04510, M´exico, D.F., M´exico 3 Racah Institute of Physics, The Hebrew University, Jerusalem 91904, Israel Draft version June 15, 2018 ABSTRACT2010 We present numerical simulations aimed at exploring the effects of varying the sub–grid physics parameters on the evolution and the properties of the galaxy formed in a low–mass dark matter halo (∼7 × 1010 h−1M⊙at redshift z = 0). The simulations are run within a cosmological setting with a nominal resolution of 218 pc comoving and are stopped at z = 0.43. For simulations thatMar cannot resolve individual molecular clouds, we propose the criterion that the threshold density for 2 star formation, nSF, should be chosen such that the column density of the star-forming cells equals the threshold value for molecule formation, N ∼1021 cm−2, or ∼8 M⊙pc−2. In all of our simulations, an extended old/intermediate–age stellar halo and a more compact younger stellar disk are formed, and in most cases, the halo’s specific angular momentum is slightly larger than that of the galaxy, and sensitive to the SF/feedback parameters. We found that a non negligible fraction of the halo stars are formed in situ in a spheroidal distribution. Changes in the sub–grid physics parameters affect significantly and in a complex way the evolution and properties of the galaxy: (i) Lower threshold densities nSF produce larger stellar effective radii Re, less peaked circular velocity curves Vc(R), and greater amounts of low-density…

🇰🇷 한국어 보기 (View in Korean)

한글 요약 (Korean Summary)

이 논문은 우주 학적 환경 내에서 은하 형성 및 진화에 대한 다양한 하위 그리드 물리학 매개 변수의 효과를 탐구하기위한 수치 시뮬레이션을 제시한다. 이 시뮬레이션은 피드백 체계를 사용하여 Hydrod-Dynamics 모델을 사용하여 SF 효율, SFR (Star Formation Rate) 등과 같은 몇 가지 무료 매개 변수를 도입하여 Galaxy Assembly Process를 PARSEC 척도 이하로 모델링합니다. 별로의 전환은 SF 효율 및 가스의 불안정성 기준과 관련된 가스의 SF 효율 및 확률 적 특성과 같은 일부 자유 매개 변수를 소개하는 레시피를 사용하여 계산됩니다. 일반적으로 가스 셀을 별 형성, 즉 NSF 임계 값 밀도 (NSF)에 대한 확률 기능으로 결정적인 밀도 기준 기준 대신에 가스 셀을 선언하는 데 사용됩니다. 이 논문은 Z = 0.43의 Z = 0.43 에포크에서 ART 코드 및 AMR/EULERIAN 기술을 사용하여 은하 형성 실험의 일반적인 진화 경향에 초점을 맞추고, 218 PC Comoving의 공칭 해상도, SF/피드백 처방의 효과를 탐구하는 Baryon Fraction, SFR 등의 정량적으로 인해 분해되는 분위기와는 거리가 멀지 않습니다. 에너지 주입.

주요 기술 용어 (한글 설명)

  • Star Formation Rate (SFR)
    설명 (Korean): 질량이 별 형성 영역에서별로 전환되는 속도; SF 효율 등과 같은 자유 매개 변수를 도입하는 레시피를 사용하여 계산된다. 현지 청바지 불동 기준과 관련하여 일반적으로 가스 셀을 별 형성으로 선언하는 데 사용되는, 즉 NSF 임계 값 밀도 (NSF)에 대한 확률 론적 기능 (NSF)은 결정적인 밀도 기준이 아니라 도입된다.
    (Original English: The rate at which mass converts into stars in star forming regions; calculated using recipes that introduce free parameters like SF efficiency, etc., associated with local Jeans instistence criteria typically used for declaring a gas cell as star forming, i.e., probabilistic functions around nSF threshold density (nSF) introduced instead of deterministic density criterion.)
  • Subgrid Physics Parameters
    설명 (Korean): 피드백 체계를 갖는 수경-동적학 모델 내에서 은하 형성 및 진화를 지배하는 매개 변수; PARSEC 척도 이하의 은하 조립 프로세스를 모델링하기 위해 SF 효율, SFR (Star Formation Rate) 등과 같은 몇 가지 자유 매개 변수를 도입합니다. 이 서브 그리드 물리학 파라미터는 일반적으로 가스 셀을 별 형성으로 선언하는 데 사용됩니다. 즉, 결정 론적 밀도 기준 대신 도입 된 NSF 임계 값 밀도 (NSF) 주변의 확률 기능
    (Original English: Parameters that govern galaxy formation and evolution within hydrod-dynamics models with feedback schemes; introducing several free parameters like SF efficiency, star formation rate (SFR), etc., to model galaxy assembly processes in parsec scales or smaller. These subgrid physics parameters are typically used for declaring a gas cell as star forming, i.e., probabilistic functions around nSF threshold density (nSF) introduced instead of deterministic density criterion.)
  • SF/Feedback Prescriptions
    설명 (Korean): 피드백 체계를 갖는 유체 역학 모델 내에서 은하 형성 및 진화를 지배하는 매개 변수; PARSEC 척도 이하의 은하 조립 프로세스를 모델링하기 위해 SF 효율, SFR (Star Formation Rate) 등과 같은 몇 가지 자유 매개 변수를 도입합니다. 이러한 SF/피드백 처방은 일반적으로 가스 셀을 별 형성으로 선언하는 데 사용됩니다. 즉, 결정 론적 밀도 기준 대신 도입 된 NSF 임계 값 밀도 (NSF) 주변의 확률 기능
    (Original English: Parameters that govern galaxy formation and evolution within hydrodynamics models with feedback schemes; introducing several free parameters like SF efficiency, star formation rate (SFR), etc., to model galaxy assembly processes in parsec scales or smaller. These SF/feedback prescriptions are typically used for declaring a gas cell as star forming, i.e., probabilistic functions around nSF threshold density (nSF) introduced instead of deterministic density criterion.)
  • Galaxy Formation Experiments
    설명 (Korean): ART 코드 및 AMR/EULERIAN 기술을 사용한 은하 형성 실험; ISM 에너지 주입에 대한 각 서브 그리드 체계 사이의 정량적 차이로 인해 해결되는 바리온 분획, SFR 등과 같은 은하의 물리적 특성/과정에 대한 SF/피드백 처방의 효과를 탐구합니다.
    (Original English: Galaxy formation experiments using ART code and AMR/Eulerian techniques; exploring the effects of SF/feedback prescriptions on physical properties/processes of galaxies such as baryon fraction, SFR, etc., that are far from being resolved due to quantitative differences between each subgrid scheme for ISM energy injection.)
  • Jeans Instability Criteria
    설명 (Korean): 별 형성 영역에 사용 된 매개 변수; 로컬 청바지 효율과 관련된 SF 효율과 같은 자유 매개 변수를 도입하는 레시피를 사용하여 계산 된 가스 셀을 별 형성으로 선언하는 데 일반적으로 사용되는, 즉 결정적인 밀도 기준 대신 도입 된 NSF 임계 값 밀도 (NSF)에 대한 확률 기능을 선언하는 데 사용됩니다.
    (Original English: Parameters used in star forming regions; calculated using recipes introducing free parameters like SF efficiency associated with local Jeans instistence criteria typically used for declaring a gas cell as star forming, i.e., probabilistic functions around nSF threshold density (nSF) introduced instead of deterministic density criterion.)

발췌문 한글 번역 (Korean Translation of Excerpt)

초안 버전 2018 년 6 월 15 일 라텍스 스타일 EmulateApj v. 11/10/09 우주 AMR 시뮬레이션에서 낮은 수량 은하 형성을 사용한 프리프트 셀프 : 서브 그리드 물리 매개 변수 PEDRO COL´ın1 VLADIMIR AVILA-REESE2, enrique V’Azquez-Semadeni1, Octavio valenzuela3 and Daniel uleniela2, and anctavio 방사선 기법 경로 A Astrof´ısica, Universidad Nacional Aut ‘alut’oma de m’exico, A.P. 72-3 (Xangari), Morelia, Michoac´an 58089, m´exico de astituto de Astronom´ıa, Universidad Nacional Automa deexico, A.P. 70-264, 04510, 04510, 04510 D.F., M’Exico 3 Racah Physics, Hebrew University, 예루살렘 91904, 이스라엘 초안 2018 년 6 월 15 일 Abstract2010 우리는 숫자 시뮬레이션을 제시합니다. h -1m redat redshift z = 0). 시뮬레이션은 공칭 해상도가 218 PC Comoving의 우주 학적 설정 내에서 실행되며 Z = 0.43에서 중지됩니다. 시뮬레이션의 경우, 개별 분자 구름을 해결할 수 없음, 2 성별 형성, NSF의 임계 밀도가 별-형성 세포의 열 밀도가 분자 형성의 임계 값, n ~ 1021 cm-2, 또는 ~ 8 m⊙pc-2에 대한 임계 값과 동일하도록 선택해야한다는 기준을 제안합니다. 우리의 모든 시뮬레이션에서, 확장 된 오래된/중간 지대의 항성 후광과보다 컴팩트 한 젊은 스텔라 디스크가 형성되며, 대부분의 경우 Halo의 특정 각 운동량은 은하계보다 약간 크며 SF/피드백 매개 변수에 민감합니다. 우리는 후광 별의 무시할 수없는 분율이 구상 분포로 현장에서 형성된다는 것을 발견했다. 하위 그리드 물리학 매개 변수의 변화는 은하계의 진화와 특성을 상당히 영향을 미치고 복잡한 방식으로 : (i) 더 낮은 임계 값 밀도 NSF는 더 큰 항성 e- 효과 방사성, 덜 피크 원형 속도 곡선 VC (R) 및 더 큰 수준의 저밀도를 생성합니다.


Source: arXiv.org (or the original source of the paper)

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