Характеристик звезд различных классов светимости?

[Slimper]

Здравствуйте.

Сейчас ведется любительская разработка пошаговой космической стратегии « Master of Star Control » . http://mosc.bursa.ru/  Проект бесплатный, опенсорный.

Планируется генерация  галактики с большинством  известных сейчас типов космических объектов: звезды с планетарными системами, туманности, черные дыры, и д.р.

Также в игре будет присутствовать Энциклопедия, где планируется приводить краткое описание всех существующих объектов с точки зрения астрономии.

При разработке игры нужен консультант по вопросам астрономии!!!

А теперь конкретная проблема. Сейчас разрабатывается система генерации звезд различных спектральных классов и классов светимости.
За основные базовые параметры были выбраны температура, светимость, радиус, масса и соотношение количества звезд внутри класса, группы. Но значения необходимы не средние,  а диапазоны в которых они могут варьироваться.

Для звезд главной последовательности данные, хотя и противоречивые удалось найти.
По путно вопрос, в разны источниках диапазоны эффективных температур классов В и А разнятся:
В Т=11000-30000К; А Т=7500-11000К или В Т=10000-30000; А Т=7500-10000К какой все же верен.

Получилась  таблица

Класс   T Температура, К         L Светимость в солнечных   M Масса в солнечных               %
O            30 000   60 000              10 000   1 000 000                    16        60                       0.01%
B            11 000   30 000                     10        10 000                      3        16                       0.13%
A              7 500   11 000                       5               50                   1,8          3                         0.6%
F              6 000     7 500                       1               10                 1,05       1,8                            3%
G              5 000     6 000                  0,05                 5                 0,78     1,05                            8%
K              3 500     5 000              0,0005                 1                 0,51     0,78                          13%
M             2 000     3 500           0,000001            0,01                   0,1     0,51                          78%

Радиус рассчитывается по формуле R=L^(1/2)*(6000/T)^2.

А вот собрать аналогичные  данные для остальных классов светимости не получатся. Это, если не чего не напутали, Гипергиганты, Ярчайшие сверхгиганты, Яркие сверхгиганты, Средние сверхгиганты, Слабые сверхгиганты, Яркие гиганты, Нормальные гиганты, Субгиганты, Субкарлики, Белые карлики.

Вопрос достаточно ли этих параметров для определения звезд хотя бы в очень упрощенном виде и позволят ли они в дальнейшем перейти к генерации планетарных систем вокруг звезд или требуются какие то еще характеристики.

[thirtyseconds]

У вас радиус какой-то странный. Получается чем холоднее - тем больше радиус. Для звезд основной последовательности это не так.

Основных характеристик хватает. Массу не имеет смысл задавать, поскольку она может быть измерена только для очень немногих звезд. Ее можно вычислять, а можно задавать внутри диапазона.

Имеет смысл добавить показатели переменности нескольких типов, поскольку тот или иной вид переменности будет сильно влиять на соседние небесные тела, ежели таковые будут иметься А также учесть кратность звезд.


Можно рассмотреть другой механизм - задавать массу звезды и затем на основе простых алгоритмов рассчитать ее параметры по прошествии определенного времени. В итоге там будет и температура и масса и спектр и радиус. Причем это будет единый метод для звезд всех типов не зависимо от того какое место на диаграмме ГР они будут занимать в итоге.

[Folko]

Учитывать надо еще и место нахождение звёзд в галактике, тип самой галактики, если галактика спиральная то для области диска звёзды одни большей частью, для бланджа (центральной части) звёзды большей частью другие.
А буду в игре такие объекты как Нейтроные звёзды, Черные дыры, Пульсары(различных видов)?

[Slimper]

У вас радиус какой-то странный. Получается чем холоднее - тем больше радиус. Для звезд основной последовательности это не так.

Так как температура изменяется в сего в 30 раз (2 000 – 60 000К), а светимость в триллион (10^12) раз (0.000001 – 1 000 000), то все получается правильно, да и ее не сам придумал, брал из литературы.

Можно рассмотреть другой механизм - задавать массу звезды и затем на основе простых алгоритмов рассчитать ее параметры по прошествии определенного времени. В итоге там будет и температура и масса и спектр и радиус. Причем это будет единый метод для звезд всех типов не зависимо от того какое место на диаграмме ГР они будут занимать в итоге.

Вот тут, пожалуйста, по подробнее, была такая мысль, но как ее реализовать не понял.
Получается, что надо будет генерировать только массу и возраст, и что это за алгоритмы?
Хотя все равно нужны, какие то критерии, по которым после генерации надо будет определять класс звезд.

Учитывать надо еще и место нахождение звёзд в галактике, тип самой галактики, если галактика спиральная то для области диска звёзды одни большей частью, для бланджа (центральной части) звёзды большей частью другие.
А буду в игре такие объекты как Нейтроные звёзды, Черные дыры, Пульсары(различных видов)?

Насчет типов галактик, не знаю, может быть уже лишнее, что бы они имели смысл это сколько звездных систем надо генерировать? А потом еще их обследовать игроку, логичнее, наверное, ограничится каким-то условным ее сектором, но это вопрос дискуссионный.

А по  поводу  Нейтронных звёзд, Черных дыр, Пульсаров, хотелось бы  и их вести, но для этого надо будет еще и их параметры определить да и чем они отличаются от других объектов, как это можно будет использовать в игре.

[thirtyseconds]

Надо погуглить star evolution simulation. Там есть готовые приложения, различные по сложности, наверняка можно тем или иным образом математику у авторов получить.

[Dayan]

Радиус рассчитывается по формуле R=L^(1/2)*(6000/T)^2.

Формула выглядит так:
R_*/R_Sun = [L_*/L_Sun]^1/2 : [T_*/T_Sun]²
где L - болометрическая светимость звезды, и где эффективная температура Солнца T_Sun равна не 6000, а 5778 K, т.е. ошибка существенна!

Для звезд, находящихся на ГП ваша таблица тоже не верна: http://allplanets.ru/spektr_klass.htm. Более подробно см. в книге Сурдина В.Г. "Рождение звезд", Москва: 2001.

[Slimper]

Радиус рассчитывается по формуле R=L^(1/2)*(6000/T)^2.

Формула выглядит так:
R_*/R_Sun = [L_*/L_Sun]^1/2 : [T_*/T_Sun]²
где L - болометрическая светимость звезды, и где эффективная температура Солнца T_Sun равна не 6000, а 5778 K, т.е. ошибка существенна!

В свези с тем, что светимость подставлялась в солнечных единицах, и радиус тоже получался в солнечных, то формулы тождественны, а вот насчет температуры, спасибо, книга из которой я брал формулу была 70-х годов.

Для звезд, находящихся на ГП ваша таблица тоже не верна: http://allplanets.ru/spektr_klass.htm. Более подробно см. в книге Сурдина

За ссылку спасибо, но вот что меня смущает там уж очень отличается температурная градация спектральных классов от той, что я встречал в других историях, да и параметры звезд то же другие. Вот некоторые из ссылок:
http://astro.websib.ru/Met/tem-4/Urok24/klas-spektr.htm
http://www.astronet.ru/db/msg/1177040/chapter7_05.html
http://znaniya-sila.narod.ru/stars/star_04.htm
Вот каким из источников доверять, вопрос сложный, а насчет параметров других последовательностей, не чего не подскажите?

Надо погуглить star evolution simulation. Там есть готовые приложения, различные по сложности, наверняка можно тем или иным образом математику у авторов получить.

Все, что удалось найти это либо JAVA-апплеты, либо flesh плагины, да и о ни не полностью описывают процесс эволюции, переход к белым карликам нигде не указывается. Да и получения кода от туда проблематично, хотя и возможно. Был бы очень признателен, за конкретные ссылки на то где можно почерпнуть модель эволюции звезд, но желательно в упрощенном виде, а то для нормальной симуляции нужны суперкомпьютеры.

[Dayan]

http://allplanets.ru/spektr_klass.htm

За ссылку спасибо, но вот что меня смущает там уж очень отличается температурная градация спектральных классов от той, что я встречал в других историях, да и параметры звезд то же другие. Вот некоторые из ссылок:
http://astro.websib.ru/Met/tem-4/Urok24/klas-spektr.htm
http://www.astronet.ru/db/msg/1177040/chapter7_05.html
http://znaniya-sila.narod.ru/stars/star_04.htm
Вот каким из источников доверять, вопрос сложный, а насчет параметров других последовательностей, не чего не подскажите?

Да, меня тоже несколько смущает некоторый разнобой в данных в разных источниках. Просмотрев эти ссылки, нахожу, что температурная градация там похожа, особенно для звезд на ГП. Но, не смущайтесь! Оказывается, для звезд ГП, звезд-гигантов и звезд-сверхгигантов температурная градация по классам - разная! Дело в том, что спектральный класс не привязывается строго к температуре - у звезд гигантов вследствие меньшей силы тяжести во внешних слоях, а также меньшей плотности атмосферных газов, чем у звезд ГП, все линии в спектре значительно более расширены и смещены в синюю сторону, т.е. граница между классами (например, G и K) у гигантов проходит при более холодных эффективных температурах их "поверхностей", чем такая граница у звезд ГП. У белых карликов и субкарликов - наоборот! Таким образом, спектральный класс зависит от температуры, а также физико-химических условий в атмосфере звезды.
Для светимостей звезд ГП также есть некоторые нюансы: чем холоднее эффективная температура звезды, тем бОльшая часть ее излучения попадает не в видимый диапазон, а в ИК диапазон (например, у красных карликов полная светимость может в десятки-тысячи раз отличаться от видимой); и, наоборот, у горячих звезд часть излучения приходится на УФ область.
Обычно, все эти данные берутся из различных каталогов и статей (электронных препринтов), но и там, увы, есть отличия для одних и тех же объектов. Тут накладывается еще и то, что разные авторы используют разные методы измерения температур и порой по разному определяют класс звезд. Эту проблему должна решить миссия европейского спутника GAIA, запуск которого намечен на 2012 год.
Насчет доверять - не доверять: советую Вам выбрать из этих источников наиболее новый и подробный. Если это не удасться, возьмите наиболее правдоподобный на Ваш взгляд. Пока, к сожалению, все равно объективно не получится!
Насчет параметров звезд других последовательностей почитайте в тех же источниках, но можно и в Википедии и в ссылкаХ, которые там приводятся (например, для красных гигантов).

[Slimper]

Насчет доверять - не доверять: советую Вам выбрать из этих источников наиболее новый и подробный. Если это не удасться, возьмите наиболее правдоподобный на Ваш взгляд. Пока, к сожалению, все равно объективно не получится!
Насчет параметров звезд других последовательностей почитайте в тех же источниках, но можно и в Википедии и в ссылкаХ, которые там приводятся (например, для красных гигантов).

Имея минимальные астрономические знания, школьная программа и научно-популярные передачи, делать какие либо выводы сложно, а заниматься изучение астрономии в серьез, это слишком долго. И при всем при этом хочется сделать игровые объекты хотя бы минимально соответствующими, знанием современной науки.

Меня очень заинтересовала идея генерации звезд не по большому спектру параметров, а по изначальной массе и времени жизни, предложенная thirtyseconds, к сожалению найти матмодель мне пока не удалось, зато нашел интересный сайт, правда не совсем там разобрался, можно ли от туда получить математику то же не ясно, но расчет там довольно интересные получаются.
http://rainman.astro.illinois.edu/ddr/stellar/intermediate.html
Можете ли оценить его как-нибудь?

[Dayan]

Имея минимальные астрономические знания, школьная программа и научно-популярные передачи, делать какие либо выводы сложно, а заниматься изучение астрономии в серьез, это слишком долго. И при всем при этом хочется сделать игровые объекты хотя бы минимально соответствующими, знанием современной науки.

Здорово, что Вы опираетесь не абы на что, а на научные знания!

Меня очень заинтересовала идея генерации звезд не по большому спектру параметров, а по изначальной массе и времени жизни, предложенная thirtyseconds, к сожалению найти матмодель мне пока не удалось, зато нашел интересный сайт, правда не совсем там разобрался, можно ли от туда получить математику то же не ясно, но расчет там довольно интересные получаются.
http://rainman.astro.illinois.edu/ddr/stellar/intermediate.html
Можете ли оценить его как-нибудь?

Спасибо! Просмотрел что там и как, и для меня этот сайт тоже открытие! Покрутил немного, подставил разные значения массы и металличности. Подставляя Солнечные значения, которые равны 1 и 0.02 соответственно как написано на самом сайте, при возрастах 4500 и 4586 миллионов лет, получил светимости, равные 0.9502, 0.9574 солнечных, а температуры 5775.6 K, 5778.3 K. Подставляя Солнечную массу 1 и металличность 0.0169, как она указана в Википедии, получил при тех же возрастах значения светимости 1.0418, 1.0500, а температуры 5884.4 K, 5887.08 K. Но, на самом деле это не существенно, ведь состав ядра и состав фотосферы может различаться.
Я думаю, этой модели может быть вполне достаточно!