Моделирование наращивания массы вследствие гравитации

Хочу представить вам компьютерную имитацию, созданную Питером Коллингриджем для решения одной из задач математического моделирования: показать, как будет протекать гравитационное взаимодействие большого количества частиц. Цель этой модели — наглядно продемонстрировать, как формируются галактики, почему они имеют наблюдаемую нами структуру, как образуются планетные системы и почему они имеют такую структуру, а также показать, что для задания этой структуры достаточно одного тяготения. Самое интересное в этой модели (кроме того, что она замечательно сделана и просто завораживает) то, что в ней показан процесс столкновения частиц. Как только скопление частиц достигает определенной критической массы, оно визуально меняет цвет на желтый. Видимо, так обозначается, что теперь это звезда, где начались реакции синтеза. Можно менять масштаб изображения, чтобы реально увидеть, как взаимодействуют различные типы частиц и тела разной массы. Его можно повернуть, чтобы разглядеть получше. Выглядит это так, будто смотришь непосредственно на объект и видишь взаимодействие составляющих его частиц. К тому же модель построена в трех измерениях, так что у этого метода очень широкие возможности. Лично меня больше всего впечатляет высокая степень зависимости от начальных условий. В ранней версии модели Питер не задавал привязку к результирующему угловому моменту системы, так что не было возможности наблюдать спутники планет или формирование структуры планетного диска. Хотя дисковая структура и сейчас заметна не слишком отчетливо. Похоже, то, что вы здесь видите, — основная проекция в данном сценарии. Впечатляет и возможность задать двойную систему. При перезапуске модели это можно изменить: отказаться от двойной системы, задав соответствующие начальные условия. В модели можно сымитировать такие условия, чтобы получить нечто подобное нашей Галактике, а можно такие, что результат будет совершенно непохож на Млечный Путь. Это дает нам ключ к разгадке (особенно если рассматривать различные виды галактик), откуда берется такое разнообразие галактической структуры: она заметно зависит от начальных условий формирования. Вопрос, был ли у нашей собственной Солнечной системы какой-то начальный угловой момент, является спорным. Как гласит нынешняя теория, катализатором образования нашей планетной системы из газопылевого диска стала ударная волна от близкой сверхновой звезды, что позволило пыли достичь критической массы и начать конденсироваться в Солнце и планеты. Лично мне такой сценарий кажется слишком далеким от реализма. Изучать эту модель крайне интересно, и она действительно приближает нас к сути вещей. Как видите, здесь изображена двойная звезда. Ее компоненты вращаются вокруг общего центра масс, что выглядит, как будто они обращаются один вокруг другого. Кроме того, одна из двух этих звезд имеет собственный спутник в виде обращающейся вокруг нее планеты. Можно разглядеть это более ясно, как если бы наблюдать с близкого расстояния (по крайней мере в этом ракурсе): достаточно увеличить масштаб, и будет видно немного лучше. Серая точка — спутник звезды. Он должен вращаться вокруг нее, тем не менее они выглядят так, будто кружатся в танце. Да, это чрезвычайно познавательная модель. Ее можно разглядывать и играть с ней целыми днями. Я советую вам поэкспериментировать: перезапускать ее, меняя начальные условия и в зависимости от них получая различные типы планетных систем или галактик — формируются ли диски, имеются ли двойные системы или планеты со спутниками. А после этого, если захотите расширить свои знания, можно поэкспериментировать с кодом и следить, как влияют на реальность начальные условия — первичные скорости объектов, количество частиц в них, распределение масс либо угловой момент, которые были изначально заданы. Вы увидите, как это обусловит изменение структуры созданных вами вселенных. Я собираюсь добавить аннотацию к данному видео, которая непосредственно свяжет его с этой моделью, а также дам прямую ссылку внутри описания. Развлекайтесь. Я бы мог заниматься этим буквально часами. Это замечательная модель, созданная с возможностью увеличения и уменьшения. Огромное спасибо Питеру Коллингриджу за его потрясающую ценную разработку. Subtitles by the Amara.org community