Cosmological Hydrodynamics: Thermal Conduction and Cosmic Rays

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.