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Jubelgas, Martin (2007): Cosmological Hydrodynamics: Thermal Conduction and Cosmic Rays. Dissertation, LMU München: Faculty of Physics
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Abstract

Hydrodynamische Simulationen haben sich in den letzten Jahren zu einem wichtigen Werkzeug in der Kosmologie entwickelt. Es ist Ziel dieser Arbeit, einen bestehenden Simulationscode durch weitere physikalische Effekte zu erweitern, um deren Auswirkungen in selbstkonsistenter Art und Weise untersuchen zu können. Es wird ein Formalismus vorgestellt, der die Wärmeleitung in einem heißen, diffusen Plasma nachgebildet. Ferner präsentiere ich eine neuartige Methode, kosmische Teilchenstrahlung durch ein als einfach parametrisiert angenommenes Impulssprektrum der Strahlungsteilchen in hydrodynamischen Simulationen mitsamt ihren dynamischen Effekten zu berücksichtigen und untersuchen. Es zeigt sich in durchgeführten Simulationen, daß die Wärmeleitung, obwohl sie unter bestimmten Umständen die Kühleffekte ausgleichen kann, in den durchgeführten kosmologischen Simulationen nicht zu einer Reduzierung der Akkretionsrate in Galaxienhaufen führte. Es zeigen sich dennoch in Temperatur- und Strahlungsprofilen der simulierten Objekte starke Auswirkungen der Wärmeleitung. Die kosmische Teilchenstrahlung zeigt in weiteren Simulationen deutliche Auswirkungen auf die Evolution von Strukturen, insbesondere bei der Regulierung von Sternentstehung in kleinen Galaxien (solchen mit Virialgeschwindigkeiten von unter ∼ 80km/s). Hier führt sie zu einer staken Unterdrückung der Sternenbildung, in zunehmendem Maße für kleinere Galaxien mit einer geringeren Gesamtmasse. Durch diese Unterdrückung wird bei statistischer Betrachtung auch die Steigung der Leuchtkrafts-Verteilungfunktion von Galaxien an ihrem leuchtschwachen Ende stark beeinflußt; letztere wird deutlich flacher und bringt Simulationsergebnisse somit merklich näher an beobachtete Werte.