N-body simulations of gravitational dynamics

European Physical Journal Plus

Volumn 126, Issue 5, 2011, Pages 1-28

  Dehnen, W ^a   Read, J I ^a,b  

^a UNIVERSITY OF LEICESTER   (United Kingdom)

^b ETH ZURICH   (Switzerland)

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EID: 84860578536     PISSN: None     EISSN: 21905444     Source Type: Journal    
DOI: 10.1140/epjp/i2011-11055-3     Document Type: Article

References (186)

1. J.J. Binney, S. Tremaine, Galactic dynamics, 2nd edition (Princeton University Press, Princeton, 2008).
2. S.D.M. White, Mon. Not. R. Astron. Soc. 174, 19 (1976).
3. E. Holmberg, Astrophys. J. 94, 385 (1941).
4. S. von Hoerner, Z. Astrophys. 50, 184 (1960).
5. S.J. Aarseth, Mon. Not. R. Astron. Soc. 126, 223 (1963).
6. S. Harfst, A. Gualandris, D. Merritt, R. Spurzem, S.F. Portegies Zwart, P. Berczik, New Astron. 12, 357 (2007).
7. V. Springel, S.D.M. White, A. Jenkins, C.S. Frenk, N. Yoshida, L. Gao, J. Navarro, R. Thacker, D. Croton, J. Helly, et al., Nature 435, 629 (2005).
8. R. Teyssier, S. Pires, S. Prunet, D. Aubert, C. Pichon, A. Amara, K. Benabed, S. Colombi, A. Refregier, J. Starck, Astron. Astrophys. 497, 335 (2009).
9. J. Stadel, D. Potter, B. Moore, J. Diemand, P. Madau, M. Zemp, M. Kuhlen, V. Quilis, Mon. Not. R. Astron. Soc. 398, 21 (2009).
10. I.T. Iliev et al., Mon. Not. R. Astron. Soc. 413, 2093 (2011).
11. E. Terlevich, in Star Clusters, edited by J.E. Hesser (IAU Symposium 85, 1980).
12. S. Inagaki, Pub. Astron. Soc. Jpn 38, 853 (1986).
13. S.J. Aarseth, D.C. Heggie, in The Globular Cluster-Galaxy Connection, edited by G.H. Smith, J.P. Brodie (Astron. Soc. Pacific Conf. Ser. 48, 1993).
14. R. Spurzem, S.J. Aarseth, Mon. Not. R. Astron. Soc. 282, 19 (1996).
15. J. Makino, Astrophys. J. 471, 796 (1996).
16. H. Baumgardt, J. Makino, Mon. Not. R. Astron. Soc. 340, 227 (2003).
17. P. Hut, New Astron. Rev. 54, 163 (2010).
18. P.J.E. Peebles, Astron. J. 75, 13 (1970).
19. G. Efstathiou, J.W. Eastwood, Mon. Not. R. Astron. Soc. 194, 503 (1981).
20. C.S. Frenk, S.D.M. White, G. Efstathiou, M. Davis, Nature 317, 595 (1985).
21. J. Dubinski, R.G. Carlberg, Astrophys. J. 378, 496 (1991).
22. B. Moore, F. Governato, T. Quinn, J. Stadel, G. Lake, Astrophys. J. 499, 5 (1998).
23. S. Ghigna, B. Moore, F. Governato, G. Lake, T. Quinn, J. Stadel, Astrophys. J. 544, 616 (2000).
24. V. Springel, J. Wang, M. Vogelsberger, M. A. Ludlow, A. Jenkins, A. Helmi, J.F. Navarro, C.S. Frenk, S.D.M. White, Mon. Not. R. Astron. Soc. 391, 1685 (2008).
25. S.J. Aarseth, Gravitational N-Body Simulations (Cambridge University Press, Cambridge, 2003).
26. D.C. Heggie, P. Hut, The Gravitational Million-Body Problem: A Multidisciplinary Approach to Star Cluster Dynamics (Cambridge University Press, Cambridge, 2003).
27. R.W. Hockney, J.W. Eastwood, Computer simulation using particles (Hilger, Bristol, 1988).
28. M. Trenti, P. Hut, Scholarpedia http://www.scholarpedia.org/article/N-body_simulations (arXiv:0806.3950 2008).
29. V.A. Antonov, Solution of the problem of stability of stellar system Emden's density law and the spherical distribution of velocities (Vestnik Leningradskogo Universiteta, Leningrad, 1962).
30. D. Lynden-Bell, R. Wood, Mon. Not. R. Astron. Soc. 138, 495 (1968).
31. L. Spitzer, Dynamical Evolution of Globular Clusters (Princeton University Press, Princeton, 1987).
32. H. Baumgardt, D.C. Heggie, P. Hut, J. Makino, Mon. Not. R. Astron. Soc. 341, 247 (2003).
33. D.C. Heggie, Mon. Not. R. Astron. Soc. 173, 729 (1975).
34. J.G. Hills, Astron. J. 80, 809 (1975).
35. S.J. Aarseth, J.G. Hills, Astron. Astrophys. 21, 255 (1972).
36. J.M. Fregeau, M.A. Gürkan, K.J. Joshi, F.A. Rasio, Astrophys. J. 593, 772 (2003).
37. D.C. Heggie, M. Trenti, P. Hut, Mon. Not. R. Astron. Soc. 368, 677 (2006).
38. C.D. Bailyn, Annu. Rev. Astron. Astrophys. 33, 133 (1995).
39. H.B. Perets, D.C. Fabrycky, Astrophys. J. 697, 1048 (2009).
40. B. Lanzoni, N. Sanna, F.R. Ferraro, E. Valenti, G. Beccari, R.P. Schiavon, R.T. Rood, M. Mapelli, S. Sigurdsson, Astrophys. J. 663, 1040 (2007).
41. A. King, Astrophys. J. 732, 28 (2011).
42. S.J. Aarseth, Mon. Not. R. Astron. Soc. 378, 285 (2007).
43. S. Harfst, A. Gualandris, D. Merritt, S. Mikkola, Mon. Not. R. Astron. Soc. 389, 2 (2008).
44. E.H. Morgan, R.A. Remillard, M.R. Garcia, Astrophys. J. 324, 851 (1988).
45. A. Ahmad, L. Cohen, J. Comput. Phys. 12, 389 (1973).
46. K. Nitadori, J. Makino, New Astron. 13, 498 (2008).
47. H. Yoshida, Celest. Mech. Dyn. Astron. 56, 27 (1993).
48. Q. Sheng, IMA J. Numer. Anal. 9, 199 (1989).
49. M. Suzuki, J. Math. Phys. 32, 400 (1991).
50. B. Leimkuhler, S. Reich, Simulating Hamiltonian Dynamics (Cambridge University Press, Cambridge, 2005).
51. S. Chin, C. Chen, Celest. Mech. Dyn. Astron. 91, 301 (2005).
52. G.D. Quinlan, S. Tremaine, Astron. J. 100, 1694 (1990).
53. P. Hut, J. Makino, S.L.W. McMillan, Astrophys. J. 443, 93 (1995).
54. T. Holder, B. Leimkuhler, S. Reich, Appl. Numer. Math. 39, 367 (1999).
55. E. Kokubo, K. Yoshinaga, J. Makino, Mon. Not. R. Astron. Soc. 297, 1067 (1998).
56. J. Makino, Pub. Astron. Soc. Jpn 43, 859 (1991).
57. J. Makino, P. Hut, M. Kaplan, H. Saygin, New Astron. 12, 124 (2006).
58. M. Zemp, J. Stadel, B. Moore, C.M. Carollo, Mon. Not. R. Astron. Soc. 376, 273 (2007).
59. J. Makino, Astrophys. J. 369, 200 (1991).
60. P. Kustaanheimo, A. Schinzel, H. Davenport, E. Stiefel, J. reine angew. Math. 218, 204 (1965).
61. H. Yoshida, Celest. Mech. 28, 239 (1982).
62. S.J. Aarseth, K. Zare, Celest. Mech. 10, 185 (1974).
63. D.C. Heggie, Celest. Mech. 10, 217 (1974).
64. S. Mikkola, S.J. Aarseth, Celest. Mech. Dyn. Astron. 47, 375 (1990).
65. S. Mikkola, S.J. Aarseth, Celest. Mech. Dyn. Astron. 57, 439 (1993).
66. S. Mikkola, S.J. Aarseth, Celest. Mech. Dyn. Astron. 84, 343 (2002).
67. T. Ito, J. Makino, T. Ebisuzaki, D. Sugimoto, Comp. Phys. Comm. 60, 187 (1990).
68. J. Makino, T. Fukushige, M. Koga, K. Namura, Pub. Astron. Soc. Jpn 55, 1163 (2003).
69. T. Fukushige, J. Makino, A. Kawai, Pub. Astron. Soc. Jpn 57, 1009 (2005).
70. J. Makino, in Dynamical Evolution of Dense Stellar Systems, edited by E. Vesperini, M. Giersz, A. Sills (IAU Symposium 246, 2008).
71. E. Gaburov, S. Harfst, S.F. Portegies Zwart, New Astron. 14, 630 (2009).
72. H. Cohn, Astrophys. J. 234, 1036 (1979).
73. K. Takahashi, Pub. Astron. Soc. Jpn 47, 561 (1995).
74. M. Hénon, Astrophys. Space Sci. 13, 284 (1971).
75. M. Freitag, W. Benz, Astron. Astrophys. 375, 711 (2001).
76. R.B. Larson, Mon. Not. R. Astron. Soc. 147, 323 (1970).
77. R. Spurzem, K. Takahashi, Mon. Not. R. Astron. Soc. 272, 772 (1995).
78. D.C. Heggie, M. Giersz, R. Spurzem, K. Takahashi, Highlights Astron. 11, 591 (1998).
79. E. Kim, I. Yoon, H.M. Lee, R. Spurzem, Mon. Not. R. Astron. Soc. 383, 2 (2008).
80. R. Balescu, Phys. Fluids 3, 52 (1960).
81. A. Lenard, Ann. Phys. 10, 390 (1960).
82. J. Heyvaerts, Mon. Not. R. Astron. Soc. 407, 355 (2010).
83. M. Giersz, D.C. Heggie, Mon. Not. R. Astron. Soc. 268, 257 (1994).
84. D. Sugimoto, E. Bettwieser, Mon. Not. R. Astron. Soc. 204, 19 (1983).
85. S.L.W. McMillan, P. Hut, J. Makino, Astrophys. J. 362, 522 (1990).
86. A. Tanikawa, T. Fukushige, Pub. Astron. Soc. Jpn 61, 721 (2009).
87. W.E. Harris, Astron. J. 112, 1487 (1996).
88. C.D. Bailyn, R.K. Jain, P. Coppi, J.A. Orosz, Astrophys. J. 499, 367 (1998).
89. J. Magorrian, S. Tremaine, D. Richstone, R. Bender, G. Bower, A. Dressler, S.M. Faber, K. Gebhardt, R. Green, C. Grillmair, J. Kormendy, T. Lauer, Astron. J. 115, 2285 (1998).
90. J.E. Greene, C.Y. Peng, M. Kim, C. Kuo, J.A. Braatz, C.M. Violette Impellizzeri, J.J. Condon, K.Y. Lo, C. Henkel, M.J. Reid, Astrophys. J. 721, 26 (2010).
91. P. Madau, M.J. Rees, Astrophys. J. 551, L27 (2001).
92. M. Volonteri, F. Haardt, P. Madau, Astrophys. J. 582, 559 (2003).
93. S.F. Portegies Zwart, S.L.W. McMillan, Astrophys. J. 576, 899 (2002).
94. S.F. Portegies Zwart, H. Baumgardt, P. Hut, J. Makino, S.L.W. McMillan, Nature 428, 724 (2004).
95. K. Gebhardt, R.M. Rich, L.C. Ho, Astrophys. J. 578, L41 (2002).
96. K. Gebhardt, R.M. Rich, L.C. Ho, Astrophys. J. 634, 1093 (2005).
97. H. Baumgardt, J. Makino, P. Hut, S.L.W. McMillan, S.F. Portegies Zwart, Astrophys. J. 589, L25 (2003).
98. H. Baumgardt, J. Makino, P. Hut, Astrophys. J. 620, 238 (2005).
99. A.C. Phillips, The Physics of Stars, 2nd Edition (Wiley, 1999).
100. R.P. Church, J. Dischler, M.B. Davies, C.A. Tout, T. Adams, M.E. Beer, Mon. Not. R. Astron. Soc. 395, 1127 (2009).
101. C. Lajoie, A. Sills, Astrophys. J. 726, 66 (2011).
102. A. Sills, J.C. Lombardi Jr., C.D. Bailyn, P. Demarque, F.A. Rasio, S.L. Shapiro, Astrophys. J. 487, 290 (1997).
103. I.A. Bonnell, M.R. Bate, H. Zinnecker, Mon. Not. R. Astron. Soc. 298, 93 (1998).
104. H. Baumgardt, R.S. Klessen, Mon. Not. R. Astron. Soc. 413, 1810 (2011).
105. D.J. Faulkner, K.C. Freeman, Astrophys. J. 211, 77 (1977).
106. W. Priestley, M. Ruffert, M. Salaris, Mon. Not. R. Astron. Soc. 411, 1935 (2011).
107. E. Terlevich, Mon. Not. R. Astron. Soc. 224, 193 (1987).
108. S.F. Portegies Zwart, S.L.W. McMillan, P. Hut, J. Makino, Mon. Not. R. Astron. Soc. 321, 199 (2001).
109. H. Baumgardt, P. Hut, J. Makino, S.L.W. McMillan, S.F. Portegies Zwart, Astrophys. J. 582, L21 (2003).
110. J.R. Hurley, O.R. Pols, S.J. Aarseth, C.A. Tout, Mon. Not. R. Astron. Soc. 363, 293 (2005).
111. R.P. Church, C.A. Tout, J.R. Hurley, Pub. Astron. Soc. Australia 26, 92 (2009).
112. P. Hut, M.M. Shara, S.J. Aarseth, R.S. Klessen, J.C. Lombardi Jr., J. Makino, S. McMillan, O.R. Pols, P.J. Teuben, R.F. Webbink, New Astron. 8, 337 (2003).
113. A. Sills, S. Deiters, P. Eggleton, M. Freitag, M. Giersz, D.C. Heggie, J. Hurley, P. Hut, N. Ivanova, R.S. Klessen et al., New Astron. 8, 605 (2003).
114. M.B. Davies, P. Amaro-Seoane, C. Bassa, J. Dale, F. de Angeli, M. Freitag, P. Kroupa, D. Mackey, M.C. Miller, S.F. Portegies Zwart, New Astron. 12, 201 (2006).
115. R. Spurzem, in JENAM-2007, "Our Non-Stable Universe" (2007).
116. E. Komatsu, K.M. Smith, J. Dunkley, C.L. Bennett, B. Gold, G. Hinshaw, N. Jarosik, D. Larson, M.R. Nolta, L. Page et al., Astrophys. J. Suppl. Ser. 192, 18 (2011).
117. F.I. Cooperstock, V. Faraoni, D.N. Vollick, Astrophys. J. 503, 61 (1998).
118. V.F. Mukhanov, L.R.W. Abramo, R.H. Brandenberger, Phys. Rev. Lett. 78, 1624 (1997).
119. T. Buchert, M. Kerscher, C. Sicka, Phys. Rev. D 62, 043525 (2000).
120. A. Ishibashi, R.M. Wald, Class. Quantum Grav. 23, 235 (2006).
121. A. Enea Romano, P. Chen, arXiv:1104.0730 (2011).
122. P.J.E. Peebles, The large-scale structure of the universe (Princeton University Press, 1980).
123. V. Springel, Mon. Not. R. Astron. Soc. 364, 1105 (2005).
124. P.P. Ewald, Ann. Phys. (Leipzig) 369, 253 (1921).
125. L. Hernquist, F.R. Bouchet, Y. Suto, Astrophys. J. Suppl. Ser. 75, 231 (1991).
126. R. Klessen, Mon. Not. R. Astron. Soc. 292, 11 (1997).
127. B.W. Silverman, Density estimation for statistics and data analysis (Chapman and Hall, London, 1986).
128. H.C. Plummer, Mon. Not. R. Astron. Soc. 71, 460 (1911).
129. S.D.M. White, Mon. Not. R. Astron. Soc. 189, 831 (1979).
130. C. Theis, Astron. Astrophys. 330, 1180 (1998).
131. W. Dehnen, Mon. Not. R. Astron. Soc. 324, 273 (2001).
132. C. Power, J.F. Navarro, A. Jenkins, C.S. Frenk, S.D.M. White, V. Springel, J. Stadel, T. Quinn, Mon. Not. R. Astron. Soc. 338, 14 (2003).
133. T.R. Saitoh, J. Makino, arXiv:1005.1752 (2010).
134. D.J. Price, J. Comput. Phys., in press (arXiv:1012.1885, 2011).
135. G. Lodato, P.J. Cossins, Eur. Phys. J. Plus 126, 44 (2011).
136. L. Cullen, W. Dehnen, Mon. Not. R. Astron. Soc. 408, 669 (2010).
137. D.J. Price, J.J. Monaghan, Mon. Not. R. Astron. Soc. 374, 1347 (2007).
138. J.E. Barnes, P. Hut, Nature 324, 446 (1986).
139. J.K. Salmon, M.S. Warren, J. Comput. Phys. 111, 136 (1994).
140. W. Dehnen, Astrophys. J. 536, L39 (2000).
141. W. Dehnen, J. Comput. Phys. 179, 27 (2002).
142. L. Greengard, V. Rokhlin, J. Comput. Phys. 73, 325 (1987).
143. D. Pinchon, P.E. Hoggan, J. Phys. A: Math. Theor. 40, 1597 (2007).
144. W.D. Elliott, J.A. Board, SIAM J. Sci. Comp. 17, 398 (1996).
145. H. Cheng, L. Greengard, V. Rokhlin, J. Comput. Phys. 155, 468 (1999).
146. R.A. James, J. Comput. Phys. 25, 71 (1977).
147. J. Magorrian, Mon. Not. R. Astron. Soc. 381, 1663 (2007).
148. A. Brandt, Math. Comput. 31, pp. 333 (1977).
149. U. Trottenberg, C.W. Oosterlee, A. Schüller, Multigrid (Academic Press, 2001).
150. M. Clutton-Brock, Astrophys. Space Sci. 16, 101 (1972).
151. L. Hernquist, J.P. Ostriker, Astrophys. J. 386, 375 (1992).
152. M.D. Weinberg, Astron. J. 117, 629 (1999).
153. M.D. Weinberg, Astrophys. J. 470, 715 (1996).
154. G. Efstathiou, M. Davis, S.D.M. White, C.S. Frenk, Astrophys. J. Suppl. Ser. 57, 241 (1985).
155. P. Bode, J.P. Ostriker, Astrophys. J. Suppl. Ser. 145, 1 (2003).
156. A.V. Kravtsov, A.A. Klypin, A.M. Khokhlov, Astrophys. J. Suppl. Ser. 111, 73 (1997).
157. T.A. McGlynn, Astrophys. J. 281, 13 (1984).
158. M. Trenti, G. Bertin, T.S. van Albada, Astron. Astrophys. 433, 57 (2005).
159. N.N. Kozlov, R.A. Syunyaev, T.M. Éneev, Sov. Phys. Dokl. 17, 413 (1972).
160. T.M. Éneev, N.N. Kozlov, R.A. Sunyaev, Astron. Astrophys. 22, 41 (1973).
161. P.J. Quinn, Astrophys. J. 279, 596 (1984).
162. C. Dupraz, F. Combes, Astron. Astrophys. 166, 53 (1986).
163. L. Hernquist, P.J. Quinn, Astrophys. J. 331, 682 (1988).
164. L. Hernquist, P.J. Quinn, Astrophys. J. 342, 1 (1989).
165. R. Lynds, A. Toomre, Astrophys. J. 209, 382 (1976).
166. J.E. Barnes, Astrophys. J. 331, 699 (1988).
167. J.E. Barnes, Nature 344, 379 (1990).
168. R.H. Miller, K.H. Prendergast, W.J. Quirk, Astrophys. J. 161, 903 (1970).
169. F. Hohl, Astrophys. J. 168, 343 (1971).
170. E. Athanassoula, M. Romero-Gómez, J.J. Masdemont, Mon. Not. R. Astron. Soc. 394, 67 (2009).
171. E. Athanassoula, Mon. Not. R. Astron. Soc. 341, 1179 (2003).
172. J. Dubinski, I. Berentzen, I. Shlosman, Astrophys. J. 697, 293 (2009).
173. F. Combes, R.H. Sanders, Astron. Astrophys. 96, 164 (1981).
174. T. Zang, PhD thesis (Massachusetts Institute of Technology, 1976).
175. A. Toomre, in Structure and Evolution of Normal Galaxies, edited by S.M. Fall, D. Lynden-Bell (1981).
176. M. Davis, G. Efstathiou, C.S. Frenk, S.D.M. White, Astrophys. J. 292, 371 (1985).
177. V. Springel, C.S. Frenk, S.D.M. White, Nature 440, 1137 (2006).
178. S.D.M. White, C.S. Frenk, M. Davis, Astrophys. J. 274, L1 (1983).
179. J.F. Navarro, C.S. Frenk, S.D.M. White, Astrophys. J. 462, 563 (1996).
180. M.S. Warren, P.J. Quinn, J.K. Salmon, W.H. Zurek, Astrophys. J. 399, 405 (1992).
181. P. Saha, J.I. Read, L.L.R. Williams, Astrophys. J. 652, L5 (2006).
182. P. Saha, J.I. Read, Astrophys. J. 690, 154 (2009).
183. K. Umetsu, T. Broadhurst, A. Zitrin, E. Medezinski, D. Coe, M. Postman, arXiv:1105.0444 (2011).
184. A. Klypin, A.V. Kravtsov, O. Valenzuela, F. Prada, Astrophys. J. 522, 82 (1999).
185. B. Moore, S. Ghigna, F. Governato, G. Lake, T. Quinn, J. Stadel, P. Tozzi, Astrophys. J. 524, L19 (1999).
186. K. Heitmann, Z. Lukić, P. Fasel, S. Habib, M.S. Warren, M. White, J. Ahrens, L. Ankeny, R. Armstrong, B. O'Shea, P.M. Ricker, V. Springel, J. Stadel, H. Trac, Comput. Sci. Discov. 1, 015003 (2008).