BRIDGE：一种用于星团及其母星系完全自洽模拟的直接 - 树混合 N 体算法

我们开发了一种新的直接 - 树混合 N 体算法，用于对母星系中的星团进行完全自洽的 N 体模拟。在此类模拟中，星团需要高精度，而由于建模所需粒子数量巨大，星系则需要快速的计算方案。在我们的新算法中，星团的内部运动使用具有个体时间步长的直接 Hermite 方案进行精确计算，而所有其他运动则使用带有二阶蛙跳积分器的树代码进行计算。直接方案和树方案通过扩展混合变量辛 (MVS) 方案相结合。因此，对应于除星团内部运动之外所有内容的哈密顿量均使用辛的蛙跳法进行积分。利用该算法，我们对母星系中的星团进行了完全自洽的 N 体模拟。星团的内部演化和轨道演化与使用直接方案获得的结果吻合良好。我们还对大 N 模型 ($N=2\times 10^6$) 进行了完全自洽的 N 体模拟。在这种情况下，计算速度比使用直接方案快七倍。