采用个体截断方法研究行星系统形成的粒子-粒子粒子-树代码：GPLUM

在太阳系行星形成的标准理论中，类地行星与气态巨行星核是通过原行星盘中千米尺度天体（星子）的吸积形成的。由大量星子组成的盘系统的引力$N$体模拟是研究吸积过程最直接的方式。然而，由于可获得的模拟运行次数与粒子数有限，$N$体模拟一直局限于理想化模型（如完美吸积）和/或径向狭窄空间范围。我们开发了配备粒子-粒子粒子-树（${\rm P^3T}$）方案的新型$N$体模拟代码用于研究行星系统形成过程：GPLUM。对于每个粒子，GPLUM使用四阶Hermite方案计算其与截断半径内粒子的引力相互作用，并使用Barnes-Hut树方案处理截断半径外的粒子。在现有实现中，${\rm P^3T}$方案对所有粒子采用相同截断半径，当星子群体质量范围变宽时模拟会变慢。我们通过允许每个粒子依据其质量、到中心恒星的距离以及星子的局部速度弥散拥有合适的截断半径解决了该问题。除实现显著加速外，我们还提升了代码的可扩展性，在$N=10^6$情况下达到至多1024核的良好强扩展性能。GPLUM可从 https://github.com/YotaIshigaki/GPLUM 以MIT许可免费获取。