반 정확한 행성계의 절차 적 생성

따라서 Google을 통해 찾거나 전체 은하 생성 절차에 대한 검색을 사용하여 찾을 수있는 많은 리소스가 있습니다. 그러나 다음 기준을 따르는 행성 시스템을 생성하는 방법에 대한 좋은 자료를 찾을 수 없었습니다.

시스템은 궤도를 정확하게 시뮬레이션 할 필요는 없지만 그럴듯한 궤도에 가깝습니다. 나는 200k 년 동안 시스템이 어떻게 보일지에 대한 시뮬레이션에 신경 쓰지 않고 궤도는 견고 할 수 있습니다. 내가 직면하고있는 주요 문제는 그럴듯한 것으로 보일 수있는 시스템을 무작위로 생성하는 방법입니다. 이진 별이있는 시스템이있을 때 특히 흥미로워집니다.

무작위로 궤도를 만드는 것만으로는 그럴듯한 시스템을 만들지 않을 것입니다. 분명히 작동하지 않는 궤도로 끝납니다. 예, 나는 N-body 문제를 알고 있습니다 :) 그러나 이것은 타당한 시스템 절차 생성의 문제를 해결하는 데 도움이되지 않습니다.

궤도에 행성을 무작위로 생성하고 질량을 부여한 다음 N-body 수학을 사용하여 어느 정도 유효한지 계산하고, 시작하지 않으면 무작위로 새로운 궤도를 생성 할 수 있다고 생각합니다. 그러나 이것은 매우 비효율적입니다.

그럴듯한 태양계를 만들려면 모든 궤도가 모체의 영향 범위 내에 있지만 다른 몸체의 언덕 영역이나 로슈 한계 내에 있지 않아야합니다.

영향권은 안정한 위성 기대할 수 행성 주위의 최대 반경이다.

로슈 한계는 한 천체가 다른 주위에있을 수있는 최소 궤도 반경이다. 낮은 궤도에있을 때 떨어져 나가고 고리가됩니다.

언덕 영역은 당신이 매우 가까운 궤도를 같은 몸의 주위에 두 개의 위성을 만들 방지하고자 할 때 관련이있다. 행성이 "점유하는"최소 궤도 반경과 최대 궤도 반경 사이의 범위입니다.

링크 된 Wikipedia 기사의 공식을 사용하여 질량 및 궤도 반경에서 세 가지 값을 모두 계산할 수 있습니다.

그런 다음 다음 알고리즘을 시도합니다.

1. 임의의 궤도 반경과 질량을 가진 임의의 수의 천체를 만듭니다. 반경과 질량은 로그 스케일이어야합니다.
2. 가장 큰 것부터 가장 작은 것부터 시작하여 각 행성의 언덕 구를 계산하십시오. 더 큰 행성의 언덕 구에있는 덜 무거운 행성은 그 행성의 달이됩니다. 부모와 부모의 영향 범위 사이의 로그 분포를 사용하여 부모 주위의 달의 궤도 반경을 임의로 생성합니다.
3. 모든 달 시스템에 대해 2 단계를 수행하여 달의 구면 충돌을 해결하십시오. 달이 안정적인 위성을 가질 수 있는지 여부는 천문학 공동체 사이에서 논쟁의 여지가 있습니다 (우리 태양계에는 알려진 예가 없습니다). 달을 원하지 않으면 작은 달을 삭제하거나 다른 임의의 궤도에 놓으십시오.
4. 부모 주변의 모든 개체에 대한 로슈 제한을 확인하십시오. 로슈 한계 미만인 경우 링으로 변환하거나 삭제하십시오.

단일 스타 시스템은 다루지 만 이진 스타 시스템은 다루지 않습니다 . 이진 별 시스템에는 공통 barycenter를 공전하는 두 개의 별이 있습니다. 행성들은 별들 중 하나 (S- 형 궤도) 또는 매우 넓은 궤도 (P- 형 궤도)에서 공통의 중력 중심을 선회 할 수 있습니다.

이진 별 시스템을 원한다면 처음에는 기본 별 주위의 다른 위성으로 두 번째 별을 생성하는 것이 좋습니다. 두 번째 별의 언덕 구에있는 것은 두 번째 별과 궤도를 이루고, 두 번째 별의 구면보다 작은 반경을 가진 것은 첫 번째 별을 공전합니다. barycenter를 계산하고 달 궤도를 가진 두 개의 별을 모두 찾으십시오. 언덕 구체보다 더 큰 궤도를 가진 것은 두 별 (P- 형 궤도)의 중심을 선회합니다.

3 차 및 더 큰 n 차 별 시스템은 2 차 이후의 별이 다른 별보다 매우 작을 때만 안정적입니다. 이 추가 별들은 다른 행성처럼 취급해야합니다.

2 체 물리로 단순화합니다. N- 물리 물리학은 일반적으로 혼란스럽고 안정적인 궤도로 시뮬레이션 할 수 없습니다.

단일 별

하나의 별을 가진 시스템의 경우, 나는 N-body 문제를 무시 하고 태양으로부터 기하학적으로 증가하는 거리에 대략적으로 분포 된 행성 세트를 만듭니다 . 아마도 당신은 특히 큰 행성이 ​​생성되면 너무 가까운 이웃이 불안 정해져 소행성 벨트를 형성 한다는 규칙을 가질 수 있습니다 .

별에 가까운 행성 은 태양계의 경우처럼 반드시 바위 가 아닐 수 있습니다 .

행성의 질량, 거리 및 궤도 속도는 서로 연결되어 있습니다. 무작위로 값을 선택할 때이 중 하나 (아마도 궤도 속도)를 다른 두 가지에 종속 시키십시오.

이진 별

나는이 답변에 대해 Wikipedia를 확인하기 전에 이전에 습관성 이진 별에 대해 전혀 알지 못 했으므로 Habitability_of_binary_star_systems 에서이 숫자를 얻었습니다.

1. 비 계류 행성 (2 진 시스템에서 별 중 하나만 공전하는 행성)에서, 1 차까지의 행성 거리가 다른 별과 가장 가까운 접근의 약 5 분의 1을 초과하면 궤도 안정성이 보장되지 않습니다. 이것은 별 A와 B가 거리 AB를 가진 이진 시스템을 형성한다면 , 0.2 * AB 보다 가까운 거리에서 A 나 B 주위에 안정적인 행성 궤도를 가질 수 있다는 것을 의미합니다 . 이 시스템들에 대해서는 다시 2- 물리 물리학을 근사치로 사용합니다.

2. circumbinary 시스템에서 행성이 서로 이진 쌍으로부터 2-4 배 더 멀리 떨어져있는 한, 행성이 두 질량 중심 주위를 공전하는 2- 몸 문제로 다시 취급 할 수 있습니다 별

3. 이진 시스템의 L4 및 L5 Lagrange 지점을 도는 행성을 가질 수도 있습니다 . 나는 공상 과학 환경에서만 이것에 대한 토론을 보았습니다. 우주 시스템에는 우주선에 유용 할 수 있지만 소행성 크기의 몸만이 우리 태양계의 Lagrange 행성을 차지한다고 알려져 있습니다. 기술적으로, 이러한 점들이 안정적으로 유지 되려면 별 중 하나가 다른 것보다 훨씬 커야 하지만 실제 물리가 게임 설정을 방해하는 정도는 당신에게 달려 있습니다.

기존 답변을 보완하기 위해 긴 의견입니다.

충분한 시간이 주어지면, 행성계는 대부분 평면이됩니다. 시뮬레이션을 처음부터 평면으로 설정하여 시뮬레이션을 단순화 할 수도 있습니다. 그런 다음 지미가 제안한 2 체 단순화를 사용하는 경우 Binet 방정식으로 나머지를 수행 할 수 있습니다 . 일반 상대성 이론을 무시하면 솔루션이 분석적입니다. 그렇지 않으면 Runge-Kutta와 같은 것이 필요합니다.