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Beschreibung
BeschreibungDas Mehrkörperproblem in der Astronomie Barnes-Hut Alpha.png
Deutsch: Stabilität der Energieerhaltung für die Simulation eines Sternhaufens mit 100 Objekten zwischen 0.1 und 10 Sonnenmassen und einem Anfangsradius von 1 Parsec über einen Zeitraum von 35 Millionen Jahren (entsprechend dem 10-fachen der Relaxationszeit des Systems). Die auf einen Massenpunkt wirkende Kraft wurde mittels des Barnes-Hut-Algorithmus bestimmt, wobei dessen charakteristischer Parameter Alpha variiert wurde. Er kennzeichnet das maximale Verhältnis zwischen der Ausdehnung einer Gruppe von Objekten und der Entfernung derselben, welches noch eine Zusammenfassung der Gruppe zu einem einzigen Massenpunkt gestattet. Die Integration der Bewegungsgleichungen erfolgte durch das Leapfrog-Verfahren, wobei dynamische Zeitschritte von 1/100 der durch das Verhältnis Betrag der Geschwindigkeit / Betrag der Beschleunigung gegebenen dynamischen Zeitskala benutzt wurden. Bei exakter Berechnung der Anziehungskräfte (Alpha = 0) übersteigt der relative Fehler der Gesamtenergie bis auf eine Ausnahme 0.2% nicht. Wird Alpha auf 0.1 gesetzt, wird die Energieerhaltung bis auf ein Ereignis auf einem Niveau von 0.2 bis 0.3% des Absolutbetrages realisiert. Mit der Einstellung Alpha = 0.25 treten relative Fehler von bis zu 0.5% auf. Mit Alpha = 0.5 wird die Simulation zusehends instabil, der relative Fehler der Gesamtenergie steigt im Laufe der Zeit auf mehrere 10% (im Diagramm nicht dargestellt).
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