VirtualMilkyWay - виртуальная модель Галактики

[Павел Васильев]

Открыт проект создания компьютерной модели Млечного Пути. VMW - не коммерческий, включён в опенсорс репозиторий библиотек по астрономии для программирования на С/С++ и Delphi по адресу https://gitverse.ru/glscene/AstrobloQ.
Принимается неограниченное число заявок на участие в разработке от программистов ЛА.

Если у кого-то есть предложения по организации, использованию данных, графике и подходам к решению астрометрических задач в проекте, то это можно обсудить, пока идёт этап проектирования. Есть аналоги моделирования Галактики и Вселенной, в т.ч. космические симуляторы, но у них другие подходы и методы. 

[Klapaucius]

Как я понимаю, существующие симуляторы не учитывают движение звёзд. А в некоторых пределах уже можно было бы симулировать. Насчёт гравитационного взаимодействия, задача сотен миллиардов тел не решаема нынешними вычислительными ресурсами. Только окрестности солнечной системы немного, возможно, но полагаю овчинка выделки не стоит. Слишком мало гравитационное взаимодействие. Модели шаровых скоплений (а может замахнуться и на рассеянные, тем более что у них динамика крутая) - уже ближе к телу.

[Павел Васильев]

Как я понимаю, существующие симуляторы не учитывают движение звёзд. А в некоторых пределах уже можно было бы симулировать. Насчёт гравитационного взаимодействия, задача сотен миллиардов тел не решаема нынешними вычислительными ресурсами.

Конечно, ещё каких-то 40 лет назад, тот же уважаемый Шкловский бы сказал - неизвестно есть ли у других звёзд планеты, да и задача гравитационного взаимодействия многих тел нерешена, тем более для галактики со 100 млрд. звёзд, поэтому с такими примитивными компьютерами создание виртуальной галактики невозможно, нет астрометрических данных.
Однако с тех пор многое кардинально изменилось. Вы правы, космические симуляторы есть, игровые предлагаются красивые, но астрономические симуляторы только появляются. Есть, к примеру, визуализатор звёзд каталога обзора Gaia DR3, но там практически нет моделирования. Собственные движения звёзд (vx, vy, vz) из того же обзора Gaia Dr3 можно было бы наверно использовать для приблизительного прогноза астрокарт в диапазоне  +- 100  млн. лет в прошлое и будущее, не более. Надо ввести на некотором интервале временного ряда учёт гравитации (из диаграммы Вороного с регионами ближайших звёзд) и получить искривление траекторий звёзд, иначе галактика рассыпется в бесформенное облако.

Однако не так давно на Github появилась астросимуляция галактик не на N-body взаимодействиях, а на основе волновых функций. Впечатляющие картины спиральных моделей, правда в 2D и без привязки к имеющимся звёздным каталогам и БД. Есть что улучшать. То-есть, для построения и визуализации модели VMW в текущем виде и хронологии эволюции в диапазоне  +-10Gyr данные последнего обзора Gaia DR4(или 5) можно будет взять в качестве представительной выборки, измерительной площадки, для дальнейшей экстраполяции на всю область  Галактики, включая гало и шаровые скопления.

Стереологическая реконструкция 4d мерного строения рукавов, ядра и периферии должна быть основана на анализе изображений  астрофотографий. После объединения результатов работы алгоритмов вычислительной и стохастической геометрии с контрольными данными из базового звёздного каталога (галактического, без дипскай объектов) и должна быть сформирована виртуальная модель Млечного Пути, VMW v.1.0. С процедурными расчётами налёту и свёртками функций рождения и гибели звёзд, включая AI генерацию текстурных карт невидимых экзопланет и т.д., иначе никаких складов хранилищ данных в облаках не хватит для построения этой виртуальной модели.

[Павел Васильев]

В интерфейс AstroViewer добавил тёмную космическую тему стиля и решил вопрос с локализацией. Но вопрос такой - в названия малых планет и астероидов с некоторых пор стали входить номера, например, 243_Ida и т.д. Откуда эти номера взялись, когда и кем были утверждены и добавлены в какой-то файл или каталог объектов солнечной системы? Для программы очень нужна сквозная нумерация всех планет, малых планет, спутников и астероидов.  М.б. на этот файл формата .csv у кого-то есть ссылка?

[Павел Васильев]

Убрал всю локализацию программ из всех проектов AstrobloQ.  Главные формы проектов и диалоги сразу дублируются на два языка - английский и русский, а в подключаемых либах и расчётных модулях и переводить в результате нечего. 23 известных решения по локализации программ на 199 языков народов мира теперь не пригодятся. Гора свалилась с плеч. В директории projects теперь добавилось два проекта Galaktika с GUI на английском и Galaktika_ru c интерфейсом на русском языке. Звёздные каталоги общие, всё  просто - остальные языки отдыхают. Желающие могут потом сами реализовать перевод экзешников, как это делается для игр.

[ekvi]

Поддерживаю само это начинание, точнее, его развитие.

Стереологическая реконструкция 4d мерного строения рукавов, ядра и периферии должна быть основана на анализе изображений  астрофотографий.

Реальным наблюдениям от силы 200 лет, и из них можно извлечь vx, vy и vz  только на уровне "шумов".

После объединения результатов работы алгоритмов вычислительной и стохастической геометрии с контрольными данными из базового звёздного каталога (галактического, без дипскай объектов) и должна быть сформирована виртуальная модель Млечного Пути, VMW v.1.0.

но даже для "чистой геометрии" требуются какие-то фундаментальные, например, гравитационные, гипотезы, необходимые  для модификации геометрии.

С процедурными расчётами налёту и свёртками функций рождения и гибели звёзд, включая AI генерацию текстурных карт невидимых экзопланет и т.д., иначе никаких складов хранилищ данных в облаках не хватит для построения этой виртуальной модели.

Именно только на это сегодня и можно уповать. Но для этого потребуется надёжная апробация входящих "свёрток функций".

Получается, что пока, действительно, как и Klapacius отмечает, строить сегодня этот проект преждевременно?

[Павел Васильев]

Реальным наблюдениям от силы 200 лет, и из них можно извлечь vx, vy и vz  только на уровне "шумов".

Если вы имеете в виду всю Галактику, то да, там не только шумов, но и вообще что творится за ядром даже астрофотографий нет. Но у нас теперь есть представительная выборка звёзд в пределах астрокуба с ребром 1000 световых лет, и в нём уже довольно надёжно определены собственные движения большинства звёзд. По разности с предыдущими обзорами. Cкорости vx, vy, vz можете посмотреть, например, в каталоге Hyg 4.1 https://gitverse.ru/glscene/astrobloq/data/catalog/
   Это контрольная закупка из структуры Млечного Пути. Есть контрольные точки и в остальном объёме.

[Павел Васильев]

Именно только на это сегодня и можно уповать. Но для этого потребуется надёжная апробация входящих "свёрток функций".

Получается, что пока, действительно, как и Klapacius отмечает, строить сегодня этот проект преждевременно?

Нет, не получается - компьютерные модели Млечного Пути строить никогда не рано, они уже вовсю строятся западными и китайскими астрономами, кому не лень. У нас только в астрономических организациях РАН считают, что пока создавать модель Галактики рановато. Может потому, что нет средств и программистов, а под это подводят обоснование, или ждут, что в IAU забесплатно построят.

[Павел Васильев]

но даже для "чистой геометрии" требуются какие-то фундаментальные, например, гравитационные, гипотезы, необходимые  для модификации геометрии.

Это неизбежные проблемы формирования комплексной виртуальной модели - надо двигаться от простого к сложному. В виртуальной версии 1.0 наблюдаемой нами структуры Галактики вполне можно ограничиться имеющимися астрономическими, астрометрическими и астрофизическими, данными. Почему наблюдается такая картина и что будет дальше - это можно оставить для версии 2.0. Там же должны быть учтены эффекты влияния на строение МП тёмной материи и энергии, плотных газовопылевых облаков и чёрных дыр. Кроме того, надо уточнить о какой эволюции идёт речь - о эволюции, I) усложнении состава вещества или о эволюции II) структуры и конфигурации звёздной системы.  В первом случае процесс можно смоделировать
стохастической операцией свёртки, конволюцией, функций рождения и гибели звёзд. Да, это вероятностный процесс, в котором также должны быть включены цепи Маркова с несколькими поглощающими состояниями. А во втором случае на эволюцию строения системы, изменение формы, будут оказывать решающее воздействие остальные астрофизические характеристики звёзд и факторы влияния. Уточнение виртуальной модели Галактики и её эволюции на следующие 10Gyr - в версии 3.0.

[Павел Васильев]

К вопросу о планировании, road map проекта:
VMW версия 1.0 - астромодель галактического диска в первом приближении без гало с шаровыми скоплениями, видимая картина Млечного Пути по данным астрометрии, астрофотографии и астроспектроскопии. Построение точечных, сеточных и регулярных грид моделей. Интерполяция и экстраполяция на области с ограниченными наборами или размытыми множествами данных.
VMW версия 2.0 - эволюция галокуба (включающего диск и гало, в объёме Vg=10^5×10^5×10^5 световых лет) начиная от образования спиральной структуры -10Gyr до настоящего времени 0Gyr. Стохастическое моделирование, имитация, симуляция.
VMW версия 3.0 - прогноз эволюции Галактики в будущее +10Gyr с учётом влияния гравитации чёрных дыр, тёмной материи и энергии.

[Павел Васильев]

Принятые категории с описанием небесных тел оказались слишком многословны при программировании.
Помимо используемых типов экзопланет (Terrestrial, SuperEarth, Jovian, Neptunian, ...)  добавил следующие классы по отдельным характеристикам, с целью детального статанализа модели:
Sferonet - планета, карликовая планета, блуждающая планета, глобулетта, луна или массивный астероид сферической формы;
Gasonet - газовый гигант;
Aquanet - водный мир;
Icenet - ледяная планета;
Litonet - каменная или скалистая планета с литосферой;
Bionet - планета с биосферой;
Noonet - планета с ноосферой;
Tehnonet - планета с техносферой, способной к межзвёздным коммуникациям.

Terranet - землеподобная экзопланета с коэффициентом ESI > 0.95;
Orfanet - планета сирота, галактический скиталец;
Abionet, Avitanet, Lifeless - безжизненная планета;
Bionet, Vitanet, Vivacious - обитаемая планета с углеродной жизнью  или на другой основе;

[Veganin]

 

Но у нас теперь есть представительная выборка звёзд в пределах астрокуба с ребром 1000 световых лет, и в нём уже довольно надёжно определены собственные движения большинства звёзд.

А Ваш астросимулятор позволяет вывести список всех оранжевых и желтых карликов в пределах астрокуба с ребром (по выбору пользователя) 25, 50, 100, 150 и т.д. световых лет с указанием спектрального класса, расстояния до звезды, ее светимости и массы, количества обнаруженных экзопланет или наличие газопылевого диска?

[Павел Васильев]

список всех оранжевых и желтых карликов в пределах астрокуба с ребром (по выбору пользователя) 25, 50, 100, 150 и т.д. световых лет с указанием спектрального класса, расстояния до звезды, ее светимости и массы, количества обнаруженных экзопланет или наличие газопылевого диска?

Вопрос конечно интересный. Если коротко, то да, позволяет с помощью соответствующих SQL запросов к двум каталогам hyg.sqlite и exoplanets.sqlite. Но по большому счёту, как вы сами понимаете, в пределах 1 kly открыты ещё не все красные и коричневые карлики, тем более экзопланеты у всех типов звёзд. Но получить их прогнозную оценку по имеющемуся массиву данных в этой области  можно, с достаточно высокой долей вероятности.

[Veganin]

Вопрос конечно интересный. Если коротко, то да, позволяет с помощью соответствующих SQL запросов к двум каталогам hyg.sqlite и exoplanets.sqlite. Но по большому счёту, как вы сами понимаете, в пределах 1 kly открыты ещё не все красные и коричневые карлики, тем более экзопланеты у всех типов звёзд. Но получить их прогнозную оценку по имеющемуся массиву данных в этой области  можно, с достаточно высокой долей вероятности.

Т.е. легкая задачка для программиста, а не для человека - пользователя ПК, не выполнявшего ни разу в жизни SQL запросы или инъекции, не работавшего с базами данных

Даже простой список желтых и оранжевых карликов в радиусе 200 парсек, без наличия/отсутствия экзопланет и протопланетных дисков, подошел бы.

[Павел Васильев]

Даже простой список желтых и оранжевых карликов в радиусе 200 парсек, без наличия/отсутствия экзопланет и протопланетных дисков, подошел бы.

Хорошо, у меня в AstrobloQ есть последняя версия звёздного каталога hygdata_41.csv со 120000 тыс ближайших звёзд, будет время я сделаю sql запрос на данное расстояние для жёлтых и оранжевых карликов. Там не должно быть много мегабайт. Сейчас нет времени. Да вы и сами можете извлечь их оттуда в том же https://sqlitebrowser.org/dl/