Симуляція спіральної галактики на GPU: спостерігай, як зорі впорядковуються у спіральні рукави — гравітаційна хореографія, що формує структуру галактики.
Зорі притягуються ньютонівською квадратичною гравітацією, апроксимованою деревом Барнса-Хата. Диференціальне обертання на різних радіусах природно породжує спіральні рукави.
Тягни для обертання, прокручуй для масштабування. Повзунки регулюють кількість зір та швидкість обертання. Додай другу галактику і спостерігай їх зіткнення.
Крива обертання реальних галактик не відповідає прогнозам ньютонівської гравітації для видимої маси. Це ключовий доказ існування Темної Матерії (~27% всесвіту).
Ця візуалізація будує спіральну галактику з аж 200 000 окремих зоряних точок, що рендеряться в реальному часі за допомогою WebGL через Three.js. Кожна зоря розміщується за процедурною моделлю логарифмічної спіралі: її радіус береться зі степеневого розподілу, а потім зміщується в один із кількох рукавів на кут, що зростає з відстанню від центру. Колір і яскравість змінюються залежно від радіуса, щоб імітувати гаряче синьо-біле ядро та холодніший червонуватий зовнішній диск, тоді як адитивне змішування та прохід bloom надають щільному балджу його сяйва.
Структура спіральної галактики, відтворена геометрично, а не через інтегрування гравітації. Зорі розкидані вздовж рукавів, закрученість яких задається множником twist помноженим на частковий радіус, із щільнішим випадковим центральним балджем, пиловими смугами, що йдуть уздовж рукавів, та опціональною туманністю. Увесь диск рендериться як точкові спрайти на GPU й повільно обертається навколо своєї осі.
Перетягуйте, щоб обертати камеру, і прокручуйте, щоб масштабувати. Повзунки задають Частинки (10 тис.–200 тис. зір), Рукави (1–8), Twist (наскільки туго закручені рукави), Розсіювання (товщину рукавів), Ядро (розмір балджу), Радіус (протяжність диска), швидкість Обертання та Нахил. «Перегенерувати» перебудовує галактику з поточними значеннями, а «Туманність» вмикає кольоровий шар газової хмари.
Справжні спіральні рукави — це не фіксовані групи зір, а хвилі густини: ділянки, де зорі й газ тимчасово накопичуються, наче затор, що рухається повільніше за машини, які крізь нього проїжджають. Саме тому рукави зберігаються, хоча внутрішні зорі галактики обертаються швидше за зовнішні.
Вона показує візуальну структуру спіральної галактики: яскравий центральний балдж, кілька закручених спіральних рукавів, навколишні пилові смуги та опціональну туманність. Аж 200 000 зоряних точок розміщуються за математичною формулою спіралі й рендеряться за допомогою WebGL, тож ви бачите переконливу галактику, яку можна обертати, масштабувати та змінювати в реальному часі.
Кожна зоря отримує радіус із випадкового степеневого розподілу, а потім приписується до одного з обраної кількості рукавів. Її кут — це базовий кут рукава плюс частковий радіус, помножений на значення Twist і на число пі, плюс невелике випадкове розсіювання. Оскільки кутове зміщення зростає з радіусом, точки окреслюють логарифмічні спіральні рукави. Зорі поблизу центру натомість розкидаються випадково, утворюючи балдж.
Частинки задають кількість зір (від 10 000 до 200 000), Рукави обирають від 1 до 8 спіральних рукавів, а Twist керує тим, наскільки туго вони закручені. Розсіювання розширює рукави, Ядро задає розмір центрального балджу, а Радіус визначає протяжність диска. Обертання та Нахил змінюють швидкість обертання й кут огляду. «Перегенерувати» перебудовує все, а «Туманність» вмикає кольоровий газовий шар.
Ні. Це процедурна геометрична модель, а не розв'язувач гравітації N тіл. Зорі розміщуються безпосередньо за формулою спіралі, а потім обертаються як жорсткий диск, тож тут немає обчислення сил, інтегрування орбіт і диференціального обертання. Вона достовірно відтворює вигляд спіральної галактики, але не ту динаміку, що породжує її в природі.
Більшість великих галактик є спіральними, і найпоширеніше пояснення — теорія хвиль густини: спіральні візерунки є самопідтримними хвилями вищої густини, які стискають газ і запускають зореутворення, коли крізь них проходить речовина. Яскраві молоді зорі, що там утворюються, роблять рукави видимими. Зіткнення галактик і припливні взаємодії також можуть породжувати або підсилювати спіральну структуру.