Nature天文：1000000000000个网格，这是天堂的湍流

导语

近期，Federrath等人在Nature Astronomy发表文章，文中对天体湍流进行了计算模拟，是迄今为止具有最高分辨率的高精度模拟。

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论文题目：

The sonic scale of interstellar turbulence

论文地址：

https://www.nature.com/articles/s41550-020-01282-z

恒星的形成是天体物理最重要的研究领域之一。恒星形成的多样性，造就了我们色彩斑斓的宇宙，以及非礼勿视、无人触及的黑洞。

恒星的形成源自于巨大的气体云。研究观察发现，这些巨大的天体云中的湍流是超高音速的。甚至这种速度的波动，都大大超过声速。

近期，Federrath等人在Nature Astronomy发表文章，文中对天体湍流进行了计算模拟，是迄今为止具有最高分辨率的高精度模拟。

研究工作意图理解湍流如何促进恒星的形成。

星际中的分子云的尺寸巨大。分子云的外层可以防止其他恒星的紫外线穿透，这种紫外线对分子具有一定的破坏作用。

同时，这些星际中分子云的温度极低，只有10K左右。因此他们的内能基本可以忽略不计。

但是，这些分子云的运动是超高音速的。这些超高音速的分子运动会导致极强的激波，这些激波会进一步的压缩分子云。

Federrath等人通过CFD计算模拟，通过可压缩NS方程，研究这种超音速尺度的变化。

模拟横跨亚音速以及超音速。Federrath等人的研究验证了星际中的湍流能谱满足一定的幂律关系。

虽然这是模拟天堂的湍流，但同样遇到凡人一样的问题。就是各种不同的长度尺度以及时间尺度。

湍流中最小的尺度位于粘性层，这里的湍流会耗散成为能量。在模拟的过程中，最小的尺度与最大的尺度比高达10000倍。

时间尺度也让凡人头疼。同时需要考虑百万年（恒星的产生）与粘性层的几千年

种种困难下，Federrath等人历史上第一次将所有的尺度通通考虑进去，进行了跨尺度层级的星际湍流模拟。

值得一提的是，文中的模拟调用了：

65536个计算核心

5000万个核小时

共1014469230592个网格

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