Generasi prosedural sistem planet semi-benar

Jadi ada banyak sumber daya yang dapat Anda temukan melalui Google atau menggunakan pencarian di sini tentang cara membuat galaksi secara keseluruhan. Tetapi saya tidak dapat menemukan sumber daya yang baik tentang bagaimana menghasilkan sistem planet yang mengikuti kriteria ini:

Sistem tidak harus simulasi orbit yang akurat tetapi harus mendekati orbit yang masuk akal. Saya tidak peduli dengan simulasi apa pun yang peduli tentang bagaimana sistem akan terlihat dalam 200 ribu tahun, orbitnya bisa sangat kokoh. Masalah utama yang saya hadapi adalah bagaimana menghasilkan sistem secara acak yang bisa dianggap masuk akal. Ini menjadi sangat menarik ketika Anda memiliki sistem dengan bintang biner.

Hanya membuat orbit secara acak tidak akan membuat sistem yang masuk akal, Anda akan berakhir dengan orbit yang jelas tidak berfungsi. Ya, saya menyadari masalah N-body :) tapi ini tidak membantu saya, setidaknya saya pikir begitu, untuk memecahkan masalah menghasilkan prosedural sistem yang masuk akal?

Saya pikir Anda bisa saja secara acak menelurkan planet pada orbitnya dan memberi mereka massa lalu menggunakan matematika N-body untuk menghitung apakah mereka lebih atau kurang valid, jika tidak memulai kembali dan secara acak menghasilkan orbit baru sampai Anda mendapatkan sesuatu yang cocok. , tetapi ini akan sangat tidak efisien.

Untuk membuat tata surya yang masuk akal, pastikan setiap orbit berada dalam lingkup pengaruh tubuh induknya, tetapi tidak dalam lingkup bukit atau batas roche dari tubuh lain.

The lingkup pengaruh adalah radius maksimum sekitar planet di mana satelit yang stabil dapat diharapkan.

Batas roche adalah radius orbital minimum yang dimiliki satu benda langit di sekitar benda langit lainnya. Ketika berada di orbit yang lebih rendah, ia pecah dan menjadi cincin.

The bukit lingkup relevan ketika Anda ingin mencegah menciptakan dua satelit di sekitar tubuh yang sama yang memiliki orbit yang sangat dekat. Ini adalah kisaran antara jari-jari orbit minimum dan maksimum yang "ditempati" oleh planet.

Ketiga nilai dapat dihitung dari massa dan jari-jari orbital dengan rumus dalam artikel Wikipedia yang ditautkan.

Jadi saya akan mencoba algoritma berikut:

1. Buat sejumlah benda langit acak dengan radius dan massa orbital acak. Radius dan massa harus dalam skala logaritmik.
2. Mulai dari yang paling besar hingga paling kecil, hitung bola bukit dari masing-masing planet. Setiap planet yang kurang masif di lereng bukit planet yang lebih masif menjadi bulan dari planet itu. Secara acak-menghasilkan jari-jari orbital bulan di sekitar induk dengan distribusi logaritmik antara 0 dan bola pengaruh induk.
3. Lakukan langkah 2 untuk semua sistem bulan untuk menyelesaikan konflik bulan-bukit di bulan. Apakah sebuah bulan dapat memiliki satelit yang stabil adalah masalah perdebatan di antara komunitas astronomi (tidak ada contoh yang diketahui di tata surya kita). Bila Anda tidak menginginkan bulan-bulan, cukup hapus bulan yang lebih kecil atau letakkan di orbit acak yang berbeda.
4. Periksa batas Roche dari setiap objek di sekitar induknya. Ketika itu di bawah batas roche, ubah itu menjadi cincin (atau hapus saja).

Ini mencakup sistem bintang tunggal, tetapi bukan sistem bintang biner . Sistem bintang biner memiliki dua bintang yang mengorbit barycenter biasa. Planet dapat mengorbit salah satu bintang (orbit tipe-S) atau barycenter pada orbit yang sangat luas (orbit tipe-P).

Jika Anda menginginkan sistem bintang biner, saya akan merekomendasikan untuk menghasilkan bintang kedua sebagai satelit lain di sekitar bintang utama pada awalnya. Apa pun di bola bukit bintang kedua mengorbit bintang kedua dan apa pun dengan radius lebih kecil dari bola bukit bintang kedua mengorbit bintang pertama. Hitung barycenter dan miliki kedua bintang dengan orbitnya bulan itu. Apa pun dengan obit yang lebih besar dari bola bukit mengorbit barycenter dari dua bintang (orbit tipe-P).

Sistem bintang n-ary yang besar dan lebih besar hanya stabil ketika bintang-bintang di atas ke-2 sangat kecil dibandingkan dengan yang lain. Bintang tambahan ini harus ditangani sama seperti planet lainnya.

Sederhanakan dengan fisika 2-tubuh. Fisika N-body pada umumnya kacau dan Anda tidak dapat mensimulasikannya ke orbit yang stabil.

Bintang tunggal

Untuk sistem dengan bintang tunggal, saya akan mengabaikan masalah N-body dan hanya membuat satu set planet yang terdistribusi secara kasar dalam jarak geometris yang meningkat dari matahari . Mungkin Anda dapat memiliki aturan bahwa jika sebuah planet besar khususnya dihasilkan, tetangga yang terlalu dekat menjadi tidak stabil dan membentuk sabuk asteroid .

Planet-planet yang dekat dengan bintang tidak selalu berbatu seperti halnya di tata surya kita .

Massa, jarak, dan kecepatan orbital sebuah planet saling terkait - ketika Anda secara acak memilih nilai, buat salah satu dari ini (mungkin kecepatan orbital) bergantung pada dua lainnya.

Bintang Biner

Saya tidak benar-benar tahu apa-apa tentang bintang biner yang dapat dihuni sebelumnya sebelum memeriksa Wikipedia untuk jawaban ini, jadi bacalah tentang Habitability_of_binary_star_systems di mana saya mendapatkan beberapa angka ini.

1. Di planet non-sirkumbiner (planet hanya mengorbit salah satu bintang dalam sistem biner), jika jarak planet ke bintang utamanya melebihi seperlima dari pendekatan terdekat dari bintang lain, stabilitas orbit tidak dijamin. Ini berarti jika Bintang A dan B membentuk sistem biner dengan jarak AB , Anda dapat memiliki orbit planet yang stabil di sekitar A atau B pada jarak yang lebih dekat dari 0,2 * AB . Untuk sistem ini, saya akan kembali menggunakan fisika 2-tubuh sebagai perkiraan.

2. Dalam sistem sirkumbiner, selama planet ini 2-4 kali lebih jauh dari pasangan biner karena mereka satu sama lain, Anda dapat kembali memperlakukan ini sebagai masalah 2-tubuh di mana planet ini mengorbit di sekitar pusat massa kedua bintang

3. Anda juga bisa memiliki planet yang mengorbit titik L4 dan L5 Lagrange dari sistem biner . Saya hanya melihat diskusi tentang ini dalam pengaturan sci-fi - Saya pikir hanya benda seukuran asteroid yang diketahui menempati titik Lagrange planet di tata surya kita, meskipun mereka dapat berguna untuk pesawat ruang angkasa. Secara teknis, salah satu bintang harus secara signifikan lebih besar daripada yang lain agar titik-titik ini stabil , tetapi terserah Anda seberapa besar Anda ingin membiarkan fisika nyata menghalangi pengaturan permainan Anda.

Ini adalah komentar panjang untuk melengkapi jawaban yang ada.

Dengan waktu yang cukup, sebagian besar sistem planet menjadi planar. Anda juga dapat menyederhanakan simulasi Anda dengan menetapkannya menjadi planar sejak awal. Kemudian Anda bisa menyelesaikan sisanya dengan persamaan Binet , setidaknya jika Anda menggunakan penyederhanaan 2-tubuh yang disarankan Jimmy. Jika Anda mengabaikan relativitas umum, solusinya analitik; jika tidak, Anda akan membutuhkan sesuatu seperti Runge-Kutta.