次世代多体シミュレーション専用計算機による銀河形成および星団形成の理論的研究

• Project/Area Number: 16684002
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 福重 俊幸 東大, 総合文化研究科, 助手 (60282513)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥28,080,000 (Direct Cost: ¥21,600,000、Indirect Cost: ¥6,480,000); Fiscal Year 2006: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000); Fiscal Year 2005: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000); Fiscal Year 2004: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
• Keywords: 銀河形成 / 専用計算機

Research Abstract

銀河の形成・進化は、原理的には自己重力ガス粒子混合系の振舞いをその基礎方程式にしたがって解けば、すべてが分かるはずである。そのような方針にもとつく第一原理的なアプローチの代表例が、SPH法での自己重力ガス流体シミュレーションである。本研究では、そのSPHシミュレーションの分解能を画期的に向上させる。そのために、次世代多体シミュレーション専用計算機GRAPE-7を開発し、それを並列に動作させる(GRAPE-7クラスタシステム)。具体的には、粒子数1億体、時間分解能(最小時間刻に対するシミュレーション時間)が10^5の計算を実現させる。そのような大規模SPHシミュレーションによって、銀河の形態分離の発源、矮小銀河の統計的性質、ガス雲から星団形成へのプロセス等を解明することを最終的に目指す。
本年度は、本システムの心臓部となるGRAPE-7ボードを完成させた。具体的には、以下の4点を行なった。(1)前年度設計したGRAPE-7ボードを実際に製作した。(2)GRAPE-7ではプログラム可能なLSIであるFPGAによってプロセッサチップを実現しているが、実際に重力パイプライン回路(GRAPE-5相当)を実装して動作を確認した。(3)PCI-Xインターフェイスを導入することによるGRAPE-ホスト間通信性能の向上を実際に確認した。(4)(1)で製作したボードの一部不具合の修正と、応用範囲を拡げる為の追加を含む改良版の製作を行なった。

Research Products

• [Journal Article] GRAPE-6A: A Single-Card GRAPE-6 for Parallel PC-GRAPE Cluster Systems (2005)
  • Author(s): Fukushige, T., Makino, J., Kawai, A.
  • Journal Title: PASJ 57 Pages: 1009-1021
  • NAID: 10023939159
• [Journal Article] PGPG: An Automatic Generator of Pipeline Design for Programmable GRAPE Systems (2005)
  • Author(s): Hamada, T., Fukushige, T., Makino, J.
  • Journal Title: PASJ 57 Pages: 799-813
  • NAID: 10023938509
• [Journal Article] PPPM and TreePM Methods on GRAPE Systems for Cosmological N-body Simulations (2005)
  • Author(s): Yoshikawa, K., Fukushige, T.
  • Journal Title: PASJ 57 Pages: 849-860
  • NAID: 10023938655
• [Journal Article] Mass Loss Timescale of Star Clusters in an External Tidal Field, I. Clusters on Circular Orbits (2005)
  • Author(s): A.Tanikawa, T.Fukushige
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan 57 Pages: 155-164
  • NAID: 10023936196
• [Journal Article] Structure of Dark Matter Halos from Hierarchical Clustering=III Shallowing of the Inner Cusp (2004)
  • Author(s): T.Fukushige, A.Kawai, J.Makino
  • Journal Title: Astrophysical Journal 606 Pages: 625-634