Yarı doğru gezegen sistemlerinin prosedürel üretimi

Dolayısıyla, Google üzerinden bulabileceğiniz veya burada tüm galaksiyi nasıl oluşturacağınızla ilgili aramayı kullanarak bulabileceğiniz birçok kaynak var. Ancak, bu ölçütlere uyan gezegen sistemlerinin nasıl oluşturulacağı konusunda iyi bir kaynak bulamadım:

Sistemlerin yörüngelerin doğru simülasyonları olması gerekmez, ancak makul yörüngelere yakın olması gerekir. Sistemin 200 bin yıl içinde nasıl görünebileceğini önemseyen herhangi bir simülasyon umurumda değil, yörüngeler kaya gibi sağlam olabilir. Karşılaştığım temel sorun, makul olarak görülebilecek bir sistemin rastgele nasıl oluşturulacağıdır. Bu, ikili yıldıza sahip bir sisteminiz olduğunda özellikle ilginç hale gelir.

Sadece rastgele yörüngeler oluşturmak mantıklı bir sistem oluşturmaz, açıkça çalışmayan yörüngelerle sonuçlanırsınız. Evet, N-vücut probleminin farkındayım :) ama bu bana en azından bence, mantıklı bir sistem oluşturma problemini çözmemde yardımcı olmuyor mu?

Sanırım gezegenleri yörüngesinde rastgele ortaya çıkarabilir ve onlara bir kitle verebilir ve daha sonra az ya da çok geçerli olup olmadıklarını hesaplamak için başlayabilir ve eşleşen bir şey alana kadar rastgele yeni yörüngeler oluşturabilirsiniz. , ama bu çok verimsiz olurdu.

Makul bir güneş sistemi oluşturmak için, her yörüngenin ana vücudun etki alanı içinde olduğundan, ancak başka bir vücudun tepe küresi veya roche sınırı içinde olmadığından emin olun.

Etki alanı, sabit uyduların beklenebileceği bir gezegenin etrafındaki maksimum yarıçaptır.

Roche sınırı bir gök cismi başka civarında olması asgari yörünge yarıçapı. Daha düşük bir yörüngede olduğunda, parçalanır ve bir halka olur.

Tepe küre çok yakın yörüngelere sahip aynı vücutta yaklaşık iki uyduyu oluşturmak engellemek istediğinizde alakalıdır. Bir gezegenin “kapladığı” minimum ve maksimum yörünge yarıçapı arasındaki aralıktır.

Üç değerin tümü, bağlantılı Wikipedia makalelerindeki formüllerle kütle ve yörünge yarıçapından hesaplanabilir.

Bu yüzden aşağıdaki algoritmayı deneyeceğim:

1. Rastgele yörünge yarıçapı ve kütlesi olan rastgele sayıda gök cismi oluşturun. Yarıçap ve kütle logaritmik bir ölçekte olmalıdır.
2. En büyükten en az masif olana kadar, her gezegenin tepe küresini hesaplayın. Daha büyük bir gezegenin tepe alanındaki daha az masif gezegen, o gezegenin bir ayı olur. 0 ile ebeveynin etki alanı arasında logaritmik bir dağılımla ebeveynin çevresindeki ayın yörünge yarıçapını rastgele oluşturun.
3. Ayların tepe-küre çatışmalarını çözmek için tüm ay sistemleri için 2. adımı gerçekleştirin. Bir ayın sabit bir uyduya sahip olup olamayacağı astronomi topluluğu arasında bir tartışma konusudur (güneş sistemimizde örnek bilinmemektedir). Herhangi bir ay uydusu istemediğinizde, daha küçük ayı silin veya farklı bir rastgele yörüngeye koyun.
4. Ebeveyninin çevresindeki her nesnenin Roche sınırını kontrol edin. Roche sınırının altında olduğunda, onu bir halkaya dönüştürün (veya sadece silin).

Bu, tek yıldızlı sistemleri kapsar, ancak ikili yıldız sistemlerini kapsamaz . Bir ikili yıldız sistemi, ortak bir merkezin etrafında dönen iki yıldıza sahiptir. Gezegenler çok geniş bir yörüngedeki (P tipi yörünge) yıldızlardan birinin (S tipi yörünge) veya ortak barycenter'ın etrafında dönebilir.

Bir ikili yıldız sistemi istiyorsanız, ilk önce birincil yıldızın etrafında başka bir uydu olarak ikinci yıldızı oluşturmanızı tavsiye ederim. İkinci yıldızın tepe küresinde herhangi bir şey, ikinci yıldızın yörüngesinde ve ikinci yıldızın tepe küresinden daha küçük bir yarıçapa sahip herhangi bir şey, ilk yıldızın yörüngesindedir. Barycenter'ı hesaplayın ve her iki yıldızı da uydularıyla yörüngede tutun. Tepe küresinden daha büyük bir obit olan herhangi bir şey, iki yıldızın merkez merkezini (P tipi yörünge) yörüngede bırakır.

Trinary ve daha büyük n-ary yıldız sistemleri, sadece 2'in ötesindeki yıldızlar diğerine göre çok küçük olduğunda stabildir. Bu ek yıldızlar diğer gezegenler gibi ele alınmalıdır.

2 beden fiziğine sadeleştirin. N-vücut fiziği genel olarak kaotiktir ve sabit bir yörüngeye benzetemezsiniz.

Tek yıldız

Tek bir yıldıza sahip sistemler için, N-vücut problemini görmezden gelirim ve güneşten geometrik olarak artan bir mesafede kabaca dağıtılmış bir dizi gezegen yapardım . Belki de, özellikle büyük bir Gezegen üretilirse, çok yakın olan herhangi bir komşunun dengesizleşmesi ve bir asteroit kuşağı oluşturması kuralına sahip olabilirsiniz .

Yıldıza yakın gezegenler , güneş sistemimizde olduğu gibi kayalık olmak zorunda değildir .

Bir gezegenin kütle, mesafe ve yörünge hızı birbirine bağlıdır - rastgele değerler seçerken, bunlardan birini (muhtemelen yörünge hızı) diğer ikisine bağımlı hale getirin.

İkili Yıldızlar

Bu cevap için Wikipedia'yı kontrol etmeden önce daha önce yaşanabilir ikili yıldızlar hakkında hiçbir şey bilmiyordum, bu yüzden bu numaralardan bazılarını aldığım Habitability_of_binary_star_systems'i okuyun .

1. Çevresel olmayan gezegenlerde (gezegen, ikili sistemdeki yıldızlardan sadece birisini yörüngede bırakır), bir gezegenin birincil noktasına olan mesafesi diğer yıldızın en yakın yaklaşımının yaklaşık beşte birini aşarsa, yörünge istikrarı garanti edilmez. Bu, Yıldız A ve B AB mesafeli bir ikili sistem oluşturuyorsa , 0,2 * AB'den daha yakın mesafelerde A veya B çevresinde sabit gezegen yörüngelerine sahip olabileceğiniz anlamına gelir . Bu sistemler için, yine 2-beden fiziğini bir yaklaşım olarak kullanırdım.

2. Çevresel sistemlerde, gezegen ikili çiftten birbirlerinden olduğu gibi 2-4 kat daha uzak olduğu sürece, bunu yine gezegenin ikisinin kütle merkezinin etrafında yörüngede kaldığı 2 bedenli bir sorun olarak ele alabilirsiniz. yıldızlar

3. İkili sistemin L4 ve L5 Lagrange noktalarının etrafında dönen gezegenleriniz de olabilir . Bunu sadece bilim kurgu ortamlarında tartıştıklarını gördüm - sanırım uzay aracı için yararlı olsalar da, güneş sistemimizdeki gezegenlerin Lagrange noktalarını işgal ettiği için sadece asteroit boyutundaki cisimler biliniyor. Teknik olarak, bu noktaların kararlı olması için yıldızlardan birinin diğerinden önemli ölçüde daha büyük olması gerekir , ancak gerçek fiziğin oyun ayarınıza girmesine ne kadar izin vermek istediğiniz size bağlıdır.

Bu, mevcut cevapları desteklemek için uzun bir yorumdur.

Yeterli zaman verildiğinde, bir gezegen sistemi çoğunlukla düzlemsel hale gelir. Simülasyonunuzu en başından itibaren düzlemsel olarak ayarlayarak basitleştirebilirsiniz. Sonra en azından Jimmy'nin önerdiği 2 gövdeli basitleştirmeyi kullanıyorsanız, Binet denklemi ile gerisini halledebilirsiniz . Genel göreliliği ihmal ederseniz, çözüm analitiktir; eğer yapmazsan, Runge-Kutta gibi bir şeye ihtiyacın olacak.