关于碰撞恒星系统模拟的可靠性

众所周知，在引力束缚恒星系统的 $N$ 体模拟中数值误差呈指数增长，但算法的精度参数如何影响模拟中的物理演化尚不很清楚。我们利用混合 $N$ 体代码 PeTar，研究碰撞恒星系统（如星团）的逃逸星与结构演化如何依赖于长程与短程相互作用的精度。我们研究了一组理想低质量星团的模拟，其中改变了精度参数。我们发现尽管各次模拟中逃逸星数目不同，但所有模拟得到的分布可用泊松统计描述。密度轮廓也具有类似特征。通过使用长程与短程相互作用精度参数的一组自洽设置，使轨道得到足够分辨，各模型的物理演化是相同的。但当短程精度过低时，很容易出现非物理的动力学演化；长程相互作用则并非如此。这强化了在碰撞恒星系统的真实建模中引入恰当算法（如正则化方法）的必要性。我们还证明能量守恒并非监测模拟质量的良好指标。系统的能量误差由最硬双星控制，因此可能不反映全局系统的整体误差。