Ανάλυση υδροδυναμικών φαινομένων μεταφοράς μάζας σε διπλά αστρικά συστήματα

• Κύριος συγγραφέας: Σπυρόπουλος, Βασίλειος
• Άλλοι συγγραφείς: Spyropoulos, Vasileios
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Ημιαποχωρισμένο σύστημα; Μεταφορά μάζας; Μοντέλο Roche; Σημείο Lagrange; Δίσκος προσαύξησης; Ρευστομηχανικές εξισώσεις; Υπολογιστική επίλυση; Semi-detached system; Mass transfer; Roche model; Lagrange point; Accretion disc; Fluid mechanics equations; Computational solution

Κύριος σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας είναι η συλλογή και ανάλυση επιστημονικών δεδομένων σχετικά με την μεταφορά μάζας σε διπλά αστρικά συστήματα αλλά και η δημιουργία ενός υπολογιστικού μοντέλου περιγραφής τους βασιζόμενου σε αρχές και εξισώσεις της μηχανικής των ρευστών. Η διπλωματική εργασία εστιάζει στα ημιαποχωρισμένα διπλά αστρικά συστήματα παρουσιάζοντας αναλυτικά τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τους τα οποία έχουν ως αποτέλεσμα την ροή αστρικής ύλης μεταξύ των δύο μελών τους. Η κατανόηση των ιδιόμορφων αυτών συστημάτων επέβαλε την αναφορά της γενικής έννοιας του αστρικού συστήματος, την δημιουργία και την κατηγοριοποίησή τους. Η μηχανική ανάλυση των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων στο χώρο εντός των αστρικών συστημάτων αποτέλεσε σημαντικό εργαλείο στον προσδιορισμό των σχημάτων των αστρικών επιφανειών αλλά και του πεδίου ροής της εκρέουσας αστρικής ύλης. Ο τρόπος με τον οποίο η ύλη ρέει μεταξύ των δύο αστέρων εξαρτάται από τα ιδιαίτερα χαρακτηρίστηκα τους, σε κάποιες περιπτώσεις ευνοείται η δημιουργία δίσκου προσαύξησης γύρω από τον συνοδό αστέρα. Εναλλακτικά είναι δυνατή η απευθείας πρόσπτωση ύλης στην επιφάνειά του. Επιπλέον υπάρχουν καταστάσεις στις οποίες το όλο φαινόμενο επηρεάζεται σημαντικά από το μαγνητικό πεδίο του συνοδού αστέρα προσδίδοντας έτσι ιδιόμορφες ιδιότητες στο ημιαποχωρισμένο σύστημα όπως εκπομπή ακτινοβολίας Χ ή μεταβολή της περιόδου ιδιοπεριστροφής του συνοδού αστέρα. Η όλη διαδικασία μεταφοράς μάζας έχει αντίκτυπο και στα τροχιακά χαρακτηριστικά του συστήματος, είναι λοιπόν δυνατή η ανίχνευση μεταβολών στην τροχιακή του περίοδο και στην απόσταση μεταξύ των αστέρων δίνοντας έτσι την δυνατότητα παρατηρησιακής έρευνας του φαινομένου. Η φύση του συνοδού αστέρα των ημιαποχωρισμένων συστημάτων έχει την ικανότητα να προκαλεί σημαντικές διαφορές στο φαινόμενο της μεταφοράς ορίζοντας έτσι ιδιαίτερες κατηγορίες μεταξύ των συστημάτων. Η εν λόγω εργασία εστιάζει σε συστήματα με συνοδό λευκό νάνο και τα αναλύει βασιζόμενη στις εξισώσεις της μηχανικής των ρευστών. Ο καθιερωμένος τρόπος αντιμετώπισης ενός τέτοιου προβλήματος απαιτεί την περιγραφή του κάνοντας χρήση θεμελιωδών μερικών διαφορικών εξισώσεων της ρευστομηχανικής, εύρεση κατάλληλων συνοριακών συνθηκών και αριθμητική επίλυσή τους. Η πολυπλοκότητα όμως του συγκεκριμένου προβλήματος καθιστά αρκετά δύσκολη την υπολογιστική αντιμετώπισή του και για τον λόγο αυτόν, αφού γίνει κατανοητή η γενική μέθοδος επίλυσης, αναπτύσσεται μια επιπλέον μέθοδος προσβάσιμη στην υπολογιστική ισχύ η οποία μας διατίθεται. Η νέα υπολογιστική μέθοδος αποτελεί μια πρώτη απόπειρα μοντελοποίησης του φαινομένου μεταφοράς μάζας η οποία σε αυτό το στάδιο δεν αποδίδει ικανοποιητικά αποτελέσματα. Ωστόσο μπορεί να θεωρηθεί ως έναυσμα μελλοντικής έρευνας με περεταίρω τροποποιήσεις και βελτιώσεις στην ανάπτυξη του προγραμματιστικού κώδικα.