Αριθμητικές μέθοδοι προσομοίωσης δυναμικής μεταφοράς μάζας σε διπλά αστρικά συστήματα

• Κύριος συγγραφέας: Κριτάκης, Αριστοτέλης
• Άλλοι συγγραφείς: Kritakis, Aristotelis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Διπλά συστήματα; Υδροδυναμική περιγραφή μεταφοράς μάζας; Αριθμητικές μέθοδοι; Binary systems; Algol; Hydrodynamics; Numerical methods

Η παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία έχει επικεντρωθεί στα πλέον πολυσυζητημένα διπλά αστρικά συστήματα και στην ιδιαίτερη φυσική διαδικασία που αποτελεί κύριο χαρακτηριστικό τους, την μεταφορά μάζας μεταξύ των μελών του συστήματος. Πιο συγκεκριμένα, η εργασία αυτή έχει ως σκοπό την ανάδειξη του τρόπου με τον οποίο συντελείται η μεταφορά μάζας στα ημιαποχωρισμένα διπλά αστρικά συστήματα τύπου Algol, μέσω υπολογιστικών και αριθμητικών μοντέλων με χρήση μεθόδων της μηχανικής των ρευστών. Αρχικά όμως, για να επιτευχθεί αυτό κρίνεται αναγκαία η γενική περιγραφή των διπλών αστρικών συστημάτων, από τον τρόπο δημιουργίας τους μέχρι και τη μηχανική ανάλυση αυτών. Στο πρώτο κεφάλαιο λοιπόν, παρουσιάζεται μία εκτενείς περιγραφή της μηχανικής που διέπει τα διπλά συστήματα όπως, τα παλιρροϊκά φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα, τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις και κατ’ επέκταση του μοντέλου Roche που έχει τον ρόλο του ερμηνευτή του βαρυτικού πεδίου εντός του συστήματος αλλά και των σημείων Lagrange που είναι το κλειδί για την πραγματοποίηση της εκροής αστρικής ύλης προς και από το συνοδό αστέρα. Το δεύτερο κεφάλαιο πραγματεύεται την κατηγοριοποίηση των διπλών αστρικών συστημάτων σύμφωνα με τα κριτήρια που πληρούν, ενώ στο τρίτο κατά σειρά κεφάλαιο πρωταγωνιστεί ο όρος της μεταφοράς μάζας. Σε αυτό το μέρος της εργασίας πραγματοποιείται εμβάθυνση στο φαινόμενο της μεταφοράς. Αρχικά, διαχωρίζοντας την εξέλιξη του συστήματος ανάλογα με τη φύση του συνοδού αστέρα, ενώ στη συνέχεια αναλύοντας με όρους ρευστομηχανικής εξ’ ολοκλήρου το πρόβλημα της μεταφοράς μάζας. Όροι όπως ο αστρικός άνεμος, ο δίσκος προσαύξησης αλλά και ο όρος της ευστάθειας περιγράφονται και αναλύονται επίσης. Τέλος, απομένουν δύο ακόμα κεφάλαια τα οποία έχουν ως αντικείμενο μελέτης το υπολογιστικό μέρος της εργασίας, δηλαδή τη μοντελοποίηση του φαινομένου της μεταφοράς μάζας. Ζητούμενο αυτών των κεφαλαίων είναι η εύρεση των συνοριακών συνθηκών και η αριθμητική επίλυση των διαφορικών εξισώσεων της μηχανικής των ρευστών που περιγράφουν αυτό το πρόβλημα. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στη σύγκριση μεταξύ των 2D και 3D μοντέλων καθώς επίσης και μιας καινοτόμου τεχνικής κατασκευής υπολογιστικού πλέγματος του επονομαζόμενου «Yin-Yang Grid». Οι συγκεκριμένες μελέτες έχουν δημοσιευθεί σε διεθνείς επιστημονικές έρευνες και τα αποτελέσματά τους αναλύονται στη παρούσα εργασία. Στο πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο πραγματοποιείται μία απόπειρα ανάπτυξης ενός κώδικα σε γλώσσα προγραμματισμού Matlab για την προσομοίωση του φαινομένου μεταφοράς μάζας στις δύο διαστάσεις, όμως με αρκετά πιο χαμηλή απαιτούμενη υπολογιστική ισχύ και ορισμένες παραδοχές. Η ανάπτυξη του κώδικα διακρίνεται σε δύο στάδια επεξεργασίας του αρχικού μέχρι να λάβει την τελική του μορφή. Τα αποτελέσματα δεν είναι τα αναμενόμενα, όμως ο κώδικας αυτός μπορεί να αποτελέσει αντικείμενο μελέτης σε κάποια μεταγενέστερη ερευνητική εργασία με σκοπό την τροποποίησή του και την ανάδειξη των σωστών αποτελεσμάτων ώστε να μπορέσουν να συγκριθούν με αυτά των διεθνών δημοσιεύσεων.