Erstellen einer realistischen Weltkarte - Sterne

Jemand hat das getan...

In der Sammlung Writing Science Fiction enthält der Essay How to Build a Future von John Barnes das Zeichnen einer Sternenkarte, wobei die Verteilung und die Entfernungen als Inspiration für die Handlung dienen.

Die Karte lenkte meine Aufmerksamkeit sofort auf ... Obwohl sie sich leicht untereinander austauschen, sind sie ziemlich weit vom Hub entfernt. ... deutet darauf hin, dass dort wirklich abweichende Subkulturen wachsen könnten.

Beim Durchsehen, um es für diese Antwort zu zitieren, entdecke ich, dass die Sternpositionen die echte Nachbarschaft um Sol sind, anstatt eine Verteilung zu bilden. Er schlägt vor, eine Entfernungsmatrix zu erstellen, "ähnlich den Kilometerkarten in Straßenatlanten".

Finden Sie die echte Karte der Milchstraße

Für eine Nachbarschaft von Sternen, die uns nicht unmittelbar umgibt, existieren jetzt tatsächlich Karten. SDSS kommt mir in den Sinn, „erste Daten, die vom Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) des SDSS-III veröffentlicht wurden, ein Versuch, eine umfassende Zählung unserer Milchstraßengalaxie zu erstellen.“

Eine sorgfältige Google-Suche bringt interessante Abhandlungen darüber, wie sich Sterne nach ihrer Geburt bewegen, und Details unserer Spiralarmstruktur sowie eine Chrome-Browser-App, die eine interaktive 3D-Karte von 100.000 Sternen ist.

Die Gaia - Beobachtungen sind im Gange, und RAVE hat Details von einer halben Million Sterne.

Nachbarschaftsdemografie... IN SPAAACE!

Die Dichte der Sterne variiert von der Mitte zum Rand und ist die Ursache für die Spiralarme, sodass Sie auch bei einem bestimmten Radius eine erhebliche Dichtevariation haben. Sie sollten wirklich bei Astronomy SE nachfragen , wo Sie eine Karte oder Tabelle mit Sternendichtewerten erhalten.

Die Verteilung von Sterntypen wird hier in Physics.SE beantwortet . Es verweist auf ein Diagramm des Anteils aller Hauptreihensterne , das Sie als erste Annäherung verwenden können. Beachten Sie, dass die Sterne in einer typischen Umgebung, in der sie sich ständig bewegen, nach ihrer Bildung durcheinander geraten (wie oben besprochen). Nach einigen Milliarden Jahren, wenn sich das Sonnensystem beruhigt hat, wird der Stern innerhalb der Galaxie verteilt und lange von seinem Geburtscluster getrennt sein. Superriesensterne brennen jedoch schnell und sterben jung, sodass sie nur in der Nähe ihrer Geburtsorte zu finden sind. Entfernen Sie diese aus Ihren Statistiken.

Inzwischen sind Rote Zwerge und neu klassifizierte Infrarot-Zwerge aus jeder Entfernung schwer zu sehen, aber am häufigsten. Streuen Sie also großzügig in Ihre synthetische Karte. Ebenso gibt es mehr Braune Zwerge und Schurkenwelten als Starts, sind aber größtenteils nicht kartiert.

Auch die Sterne „Population I“ und „Population II“ sollten Sie kennen, da sie unterschiedliche Regionen der Galaxie darstellen und sich im Detail unterscheiden, da sie in unterschiedlichen Generationen aus unterschiedlichem Material entstanden sind.

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Praktische Ratschläge

Um Ihre künstliche Nachbarschaftskarte zu erstellen, haben Sie ziemlich viel Freiheit in der Dichte. Es gibt wirklich keine Untergrenze, da die Dichte oberhalb der Ebene abnimmt. Es gibt keine (nicht offenen) Cluster im Körper der Scheibe, wenn sie auseinandergerissen wird, wenn sie die Galaxie umkreist, aber Sie können plausibel einen Knoten haben, der dichter als normal in einem Arm ist und die Grenzen der normalen Statistik für überschreiten solche Sachen. Die Spiralarme sind eigentlich nur Staus.

Sie sollten sich mehr darum kümmern, Fehler zu vermeiden, die bemerkt werden können (wie ein Stern mit falschem Alter oder instabile trinäre Systeme), als darum, die Dichte genau richtig zu machen.

Und das erinnert mich daran, dass Sie auch das richtige Verhältnis von Doppelsternen zu Einzelsternen und gelegentlich exotischeren gebundenen Systemen einbeziehen sollten. Die exotischeren Situationen werden durch die Dichte beeinflusst: ein hierarchisches Binärsystem aus 4 Sternen braucht genügend Platz.

Beginnen Sie mit den erforderlichen Materialien auf der Heimatwelt und arbeiten Sie dann die Details von dort aus aus. Was folgt, ist eine anthrozentrische Antwort, die davon ausgeht, dass der Autor eine Sternkarte zur Erforschung durch Humanoide erstellen möchte.

Hinweise und Annahmen:

• Der Begriff „Astro-Metall“ bezeichnet alle Elemente, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind. Der Begriff "chemisches Metall" bezieht sich auf die normale Definition eines Metalls.

• Wenn die Entdecker ihre Heimatwelt verlassen, kann man davon ausgehen, dass die Nachbarschaft ruhig und ordentlich ist. Auf der Erde dauerte es etwa 3,6 Milliarden Jahre , um eine Weltraumverkleidungsart zu entwickeln. Selbst unter "optimalen" Bedingungen wird die Entwicklung einer Weltraumverkleidungsart Milliarden von Jahren dauern. Diese Art von Stabilität ist nicht möglich, wenn ein großer naher Stern in der Nähe zu einer Novae oder Supernova wird oder ein anderer Stern nahe genug kommt, um Planetenumlaufbahnen zu stören. Dies impliziert, dass die Bahnen der Sterne in der lokalen Nachbarschaft alle in die gleiche Richtung gehen.

• Dass ein astro-metallreicher Stern (metallreich im astronomischen Sinne, nicht im chemischen Sinne) zu einer chemisch-metallreichen Welt führen wird, die die Entdecker erforschen können.

• Diese Antwort geht davon aus, dass diese Entdecker von der gleichen Umgebung ausgegangen sind wie das Leben auf der Erde.

Wichtige Fragen zu beantworten

Welche Art von Materialien benötigst du auf deiner Heimatwelt, damit deine Entdecker sie verwenden können? Wollen/brauchen Sie große Mengen an schwereren Elementen im Vergleich zur Erde?

• Wenn ja, dann impliziert dies eine spezifische Geschichte Ihrer Nachbarschaft. Eine größere Fülle nützlicher Mineralien wie Eisen, Uran, Thorium usw. stammt aus Supernova - Ereignissen. Wenn in der Nachbarschaft schwerere Elemente fehlen, ist möglicherweise nicht genug Material vorhanden, um felsige Planeten zu bilden, auf denen sich Leben bilden kann. Wenn es dem Heimatplaneten des Entdeckers außerdem an leicht zugänglichen Metallen mangelt, ist es nicht möglich, die Wirtschaft aufzubauen, die zum Bau von Raumschiffen erforderlich ist.

Wie dicht ist die Nachbarschaft?

• Wie weit sollen diese ersten Entdecker gehen, wenn sie anfangen? 1 Stern pro Kubiklichtjahr? 1 Stern pro 10 Kubiklichtjahre? Der nächste Nachbar der Erde ist Alpha Centauri mit 4,37 Lichtjahren. Je weiter entfernt eine Nachbarschaft liegt, desto geringer ist die Sterndichte zu erwarten .

  ...In der Nachbarschaft der Sonne beträgt die Sternendichte etwa einen Stern pro Kubikparsec (ein Parsec entspricht 3,26 Lichtjahren). Im galaktischen Kern, etwa 100 Parsec vom galaktischen Zentrum entfernt, ist die Sterndichte auf 100 pro Kubikparsec angestiegen, die aufgrund der Schwerkraft zusammengedrängt sind.

*Wie alt sind die lokalen Stars?**

• Das Sternenalter steht in direktem Zusammenhang damit, wie groß und hell sie sind. Größere Sterne brennen schneller aus als kleinere Sterne und unterstützen daher mit geringerer Wahrscheinlichkeit Leben. Gleichungen zur Beschreibung der Lebenszeit eines Sterns im Verhältnis zur Masse finden Sie hier (pdf, Seite 7). Dieselben Gleichungen bestimmen, wie hell ein Stern ist. Eine Sterngruppe, die aus großen Sternen zwischen 8 und 40-50 Sonnenmassen besteht, wird eine Typ-II-Supernova erzeugen (und das wird einem Planeten wirklich den Tag verderben). Daher muss die lokale Nachbarschaft Sterne unterhalb einer bestimmten Masse haben.

• Eine Untersuchung des Sternenalters in Sols Nachbarschaft zeigt mehrere sehr junge Sterne, die Hunderte von Megajahren alt sind, und eine Ansammlung von Sternen, deren Alter ähnlich oder länger als das von Sol ist. Denken Sie daran, dass die ultimative Altersgrenze eines Sterns 13,82 Milliarden Jahre oder das Alter des Universums beträgt. ( Obwohl manchmal seltsame Dinge passieren. )

Konstellationen nötig?

• Der Autor braucht oder möchte vielleicht etwas am Himmel, um die Entdecker zu motivieren, loszulegen. Vielleicht ein besonders bedeutungsvolles Sternbild oder ein besonders heller Stern, der dazu dient, eine Spezies dazu zu inspirieren, "Get Out There->"

Zeichnen der Karte

1. Nimm ein Blatt Papier und einen Stift. Zeichne ein kleines Kreuz in die Mitte der Seite. Zeichnen Sie auch horizontale und vertikale Linien, die die Seite halbieren, um die X- und Y-Achse zu bilden. Zeichnen Sie eine diagonale Linie im 45-Grad-Winkel zur Horizontalen, um die Z-Achse zu bilden.

2. Lassen Sie 20 bis 30 Punkte auf dem Papier fallen. Wenn Sie eine dichtere Sternumgebung wünschen, passen Sie entweder den Maßstab an oder fügen Sie weitere Punkte hinzu.

3. Zeichnen Sie diagonale und vertikale Linien, um festzustellen, ob sich ein Stern über oder unter der Sternebene befindet. Beim Zeichnen dieser Linien ist Vorsicht geboten, da sie die Sternverteilung fixieren. Stellen Sie sicher, dass jeder der 8 Quadranten ungefähr die gleiche Anzahl von Sternen hat, um gravitative Ungleichgewichte zu vermeiden, die möglicherweise später erklärt werden müssen. Dies ist auch die Phase, in der der Autor spezielle Platzierungen vornehmen kann, um die Handlung voranzutreiben oder der Sternenkarte Geschmack zu verleihen.

4. Zeichnen Sie bei Bedarf eine Legende für Entfernungen ein. Sternnamen oder Regionsnamen hinzufügen. Es können so viele Details hinzugefügt werden, wie der Autor wünscht.

5. Auf Wunsch kann eine Polarkoordinaten-Sternenkarte (wie im OP gezeigt) gezeichnet werden. Auch die Projektion der Sternenkarte von der Oberfläche kann entwickelt werden (obwohl dies über die Fähigkeiten dieses Posters hinausgeht).

Mögliche Plotwinkel

• Wenn sich die Heimatwelt des Entdeckers erheblich von den umgebenden Sternen unterscheidet, sagen wir, der Heimatstern hat die 3-fache Metallizität seiner Nachbarn, dann wird es interessant, dies zu untersuchen ... weil ALIENS!
• Wenn ihre Heimatwelt arm an Astro-Metal ist, aber ein Stern in der Nähe vergleichsweise reich an Astro-Metal ist, dann könnte dies als guter Motivator dienen, Generationsschiffe zu bauen, um einen bedeutenden Teil der Bevölkerung auf das „grünere Gras“ des metallreichen Sterns zu bringen .
• Wenn die lokale Nachbarschaft schnell altert, kann dies die Entdecker motivieren, sich aus der lokalen Gruppe zu entfernen. Wieder mehr Generationenschiffe.

Ich beschloss, diese Frage zu beantworten, indem ich eine Galaxie baute (na ja, ein Modell einer Galaxie, aber auf den ersten Blick klingt es cooler). Auf diesem Gebiet wurde bereits viel geforscht, insbesondere in der Dichtewellentheorie , die die gewundenen Arme von Spiralgalaxien erklärt. Bevor wir beginnen, hier ist Ihre 60-sekündige Einführung in die Struktur von Spiralgalaxien.

Eine Spiralgalaxie kann man sich als ein Konglomerat aus drei separaten Strukturen vorstellen:

• Die galaktische Scheibe , der abgeflachte Abschnitt der Galaxie, der auf der galaktischen Ebene liegt. Sie besteht wiederum aus der dünnen Scheibe und der dicken Scheibe , die relativ jüngere bzw. ältere Sterne enthalten. Die Scheibe enthält auch Spiralarme .
• Der galaktische Bulge , eine dichte Region im Zentrum der Galaxie, die sich weiter aus der galaktischen Ebene heraus erstreckt als die galaktische Scheibe.
• Der galaktische Halo , ein ungefähr kugelförmiger Satz aus Sternen, Gas, Kugelsternhaufen und dunkler Materie, der die Galaxie umgibt. Die stellare Komponente davon kann im galaktischen Sphäroid gefunden werden . Der Halo hat im Durchschnitt eine geringere mittlere Dichte an Gas und Sternen, obwohl er reich an dunkler Materie ist.

Jetzt können wir ein Modell einer Spiralgalaxie konstruieren, beginnend mit einem Gravitationspotential, das mit bezeichnet ist$\Phi(R,\theta,z,t)$, wo$R$ist der Radius entlang der Ebene,$\theta$ist der Azimutwinkel,$z$ist der vertikale Abstand über der Ebene, und$t$ist an der Zeit. Wir arbeiten in Zylinderkoordinaten, berücksichtigen aber auch die Zeit. Über Hunderte von Millionen Jahren rotieren Spiralgalaxien und Sterne bewegen sich in und aus dichten und weniger dichten Regionen. Ich werde keine Ergebnisse wie diese anzeigen, da meine Mathematica-Kenntnisse derzeit begrenzt sind, aber es ist nicht allzu schwierig.

Wir könnten für unsere Galaxie ein recht einfaches Modell wählen. Am einfachsten sind radiale Dichtemodelle nach dem Potenzgesetz, bei denen die Dichte in der Ebene liegt

$$\rho(R)=\rho_0\left(\frac{R}{R_0}\right)^{-\alpha}\tag{1}$$ wo $R_0$ist ein Referenzradius und $\alpha$ist eine reelle Zahl. $\alpha=2$passt zu vielen beobachteten Rotationskurven mit einem anständigen Grad an Genauigkeit. Hinzufügen der $z$-Komponente ist dann einfach; Dies wird einfach mit einem von zwei möglichen Faktoren multipliziert: $$\exp\left(\frac{-z^2}{z_0^2}\right)\quad\text{or}\quad\text{sech}^2\left(\frac{z}{z_0}\right)\tag{2a, 2b}$$ mit Skalenhöhe Höhe $z_0$. Dies scheint einfach genug, und das entsprechende Potenzial kann ohne allzu großen Aufwand berechnet werden. Aktuelle Daten haben jedoch zu besseren Modellen geführt, die eine Art exponentiell abnehmender radialer Anpassung für das galaktische Potenzial verwenden.

Ich stütze meine Wahl hier stark auf Informationen, die ich in dieser Antwort gesammelt habe , unter Verwendung von Daten von Antoja et al. (2011) . Ihre Gleichung für das Potential ist von der Form

$$\Phi(R,\theta,t)=\sum_mA_m(R)\cos(m\theta-m\theta_0-\phi_m(R)-\Omega_p t)\tag{3}$$ das ist die Summe der Begriffe der Indizes $m$. $A_m(R)$ist die radiale Amplitude, $\theta_0$ist ein Referenzwinkel, $\phi(R)$ist eine Funktion, die bestimmt, wie sich die Arme winden, und $\Omega_p$ist die Mustergeschwindigkeit. Ich werde es vernachlässigen $\Omega_p$vorerst und schau nur auf die dichte an $t=0$.

Antojaet al. beschlossen, nur die zu behalten$m=2$Begriff. Normalerweise ist die$m=0$und$m=2$Begriffe dominieren (mit gelegentlich einem kleineren$m=4$Begriff, der eine reichhaltigere Struktur bietet), aber dieses Modell ist einfacher. Sie verwendeten das einfache radiale Profil

$$A_2(R)=-A_{sp}Re^{R/R_{\Sigma}}\tag{4a}$$ mit Skalenlänge $R_{\Sigma}$. $\phi(R)$ist im Allgemeinen etwas komplizierter. Ihre Wahl (bezeichnet $g(R)$) ist ziemlich Standard: $$g(R)=\left(\frac{2}{N\tan i}\right)\ln\left(1+\left(\frac{R}{R_{sp}}\right)^N\right)\tag{4b}$$ wo $i$ist die Neigung der Arme und $R_{sp}$ist eine andere Skalenlänge. Wir nehmen an, dass $N$ist groß. In Wirklichkeit, $N\to\infty$, aber nehmen $N=100$ist gut genug. Es müssen nur noch ihre Parameter eingefügt werden. Für viele gibt es Bereiche, daher habe ich für die Milchstraße diejenigen ausgewählt, die ungefähr durchschnittlich sind: $$\begin{array}{|c|c|} \hline \text{Parameter}&\text{Best-fit value}\\ \hline A_{sp} & 1000\text{ }[\text{km s}^{-1}]^2\text{ kpc}^{-1}\\ \hline R_{\Sigma} & 2.5\text{ kpc}\\ \hline i & 14^{\circ}\\ \hline R_{sp} & 3.1\text{ kpc}\\ \hline \theta_0 & 74^{\circ}\\ \hline \Omega_p& 15\text{-}30\text{ km s}^{-1}\\ \hline \end{array}$$ Jetzt gehen wir zu Mathematica. Die Dichte, $\rho$, kann durch die Poisson-Gleichung gefunden werden : $$\nabla^2\Phi=4\pi G\rho\tag{5}$$ wo $G$ist die Gravitationskonstante. Es ist viel einfacher, von Potential zu Dichte zu gehen als von Dichte zu Potential, und alles, was wir für Ersteres tun müssen, ist den Mathematica- LaplacianOperator zu verwenden. Hier ist der Code, den ich verwendet habe, wobei alle Konstanten auf SI-Einheiten skaliert sind:

G = 6.674*10^(-11)
Asp = 1000*1000000/(3*10^(19))
rsig = 2.5*3*10^19
inc = 60 (*degrees*)
Points = 100
rsp = 3.1 *3*10^19
theta0 = 74 (*degrees*)
(*Omega =22.5*3.2408*10^(-17)*)
A[r_] := Asp*r*Exp[-r/rsig]
g[r_] := (2/Points*Tan[inc Degree])*Log[1 + (r/rsp)^Points]
potential[r_, theta_, z_] := -A[r]*Cos[2*(theta - theta0) - g[r]]*10^5
density[r_, theta_, z_] := Evaluate[(1/(4*Pi*G))*
    Laplacian[potential[r, theta, z], {r, theta, z}, "Cylindrical"]]
flatDensity[r_, theta_] := density[r, theta, 0]
RevolutionPlot3D[
Evaluate[flatDensity[r, theta]], {r, 3*3*10^19, 10*3*10^19}, {theta, 0, 2*Pi},
    Mesh -> None, ColorFunction -> "DarkRainbow"]

Hier gibt es einiges zu beachten. Achten Sie zunächst darauf, den Wert für anzugeben$i$in Grad mit der DegreeOption; Anderenfalls gehen trigonometrische Funktionen in Mathematica davon aus, dass der Wert im Bogenmaß angegeben ist. Zweitens musste ich zwei Änderungen vornehmen, um die Ausgabe sichtbar zu machen. Ich änderte die Neigung zu$60^{\circ}$um die Wicklung klarer zu machen, und ich habe die Dichte (eigentlich auch das Potential) mit einem Faktor von multipliziert$10^5$. Ohne das RevolutionPlot3Dersticken die anderen Operationen wirklich. Wenn Sie sich die Ausgabe ansehen, denken Sie also an diesen Faktor von fünf Größenordnungen.

^{Seitenansicht des Dichtediagramms.}

^{Draufsicht des Dichtediagramms.}

Die spiralförmige Struktur sollte hier ziemlich offensichtlich sein. Es gibt jedoch zwei beunruhigende Details. Das erste ist, dass es in der Nähe des Zentrums ein explosives Wachstum gibt. Den Innenradius habe ich absichtlich abgeschnitten$3\text{ kpc}$, wo die spiralförmige Struktur wirklich beginnt. Dort wird ein anderes Dichteprofil benötigt. Bei Radien ähnlich dem Bahnradius der Sonne ist unser Dichteprofil ausreichend. Endlich groß genug$R$,$\rho$tatsächlich kleiner als Null wird, aber wir sollten das als unphysikalisches Ergebnis behandeln und davon ausgehen, dass das Profil einmal abgeschnitten wird$\rho=0$. Das passiert um$\sim8\text{ kpc}$, was anzeigt, dass wir einen Wert für hinzufügen müssen$m=0$. Die genaue Anpassung dafür kann ein wenig von Hand geschwenkt werden, aber in den Spiralarmen scheint es, dass die Ergebnisse den lokalen mittleren Dichten bis auf wenige Größenordnungen entsprechen ($\sim10^{-18}\text{-}10^{-20}\text{ kg/m}^3$, was nicht so schlimm ist).

Nehmen wir also an, wir fügen dies hinzu$m=0$Begriff, um negative Dichten zu vermeiden. Wenn wir wollen$\rho>0$raus zu ungefähr$12\text{ kpc}$, dann müssen wir es haben$\sim2.45\times10^{-18}\text{ kg/m}^3$. Auch hier werden bei kleineren Radien Dichten erzeugt, die größer als üblich sind, aber es ist notwendig, unphysikalische Ergebnisse zu vermeiden.

Wie viel davon sind jedoch Sterne und wie viel Gas, Staub und andere Objekte? Ich würde mich wohl fühlen, wenn ich die Sterndichte ungefähr als unsere Zahl von oben annähern würde. Dunkle Materie folgt einer ungefähr kugelförmigen Halo-Verteilung, die oft durch ein Navarro-Frenk-White (NFW)-Profil beschrieben wird . Die Scheibendichteverteilung beschreibt also Sterne und andere leuchtende Materie sowie Gas und Staub. Nach dem, was ich gelesen habe (siehe z. B. diese Fragen und Antworten zum Austausch von Physikstapeln ), liegen ungefähr 75-90% der baryonischen Materie in der Scheibe in Form von Sternen und verwandten Objekten vor, mit denen ich mich sehr wohl auf 100 aufrunden kann %.

Sterne haben unterschiedliche Massen, die im Allgemeinen gemäß einer Anfangsmassenfunktion (IMF) verteilt sind . Ich habe darüber schon früher ausführlicher gesprochen , und ich vermute, dass niemand zu sehr darauf bedacht ist, dass ich die notwendigen Abschnitte wieder aufbrühe. Im Wesentlichen berechnen Sie jedoch die Gesamtzahl der Sterne über einen bestimmten Massenbereich und dann die Gesamtmasse all dieser Sterne. Sie skalieren dies dann so, dass es der gesamten Sternmasse der Galaxie entspricht, was durch Integrieren der Dichtefunktion über den relevanten Bereich erfolgt. Dazu müssten wir unseren aktuellen Ausdruck mit einer Art exponentiell abfallender Funktion von multiplizieren$z$, was ich vorhin vorgeschlagen habe. Auch hier variieren die Besonderheiten; Treffen Sie Ihre Wahl.

Sobald wir dies getan haben, haben wir einen Wert von$n(R,\theta,z)$, die Anzahldichte von Sternen an einem bestimmten Punkt. Um herauszufinden, wie eine Sternpopulation in einem bestimmten Gebiet aussieht, berechnen Sie einfach den mittleren Abstand zwischen den Teilchen .$\langle r(R,\theta,z) \rangle$:

$$\langle r(R,\theta,z) \rangle\propto(n(R,\theta,z))^{-1/3}\tag{6}$$ Bei Radien ähnlich dem Bahnradius der Sonne sollten wir Trennungen in der Größenordnung von einigen Lichtjahren sehen. Sie können also ziemlich einfach eine kleine Gruppe von Sternen mit demselben mittleren Abstand erstellen (bei großen Radien ist die Anzahldichte ungefähr konstant) und einfach einige zufällige Störungen hinzufügen. Verteilen Sie die Massen nach einem IWF, und voilà!

World Modeling und World Building informieren sich gegenseitig. Es kann wirklich hilfreich sein, ein echtes galaktisches und planetarisches Modell zu haben, mit dem man beim Basteln spielen kann.

Mit viel Mühe habe ich mal eine starmap.zip mit allen Sternbildern und ihren Exoplaneten (Stand 2004) zusammengestellt. Enthält Sterne innerhalb von 50 Parsec von Sol und ist ein geozentrisches Koordinatensystem.

Die astronomischen Daten stammen aus dem HYG-Katalog und verwenden die Namenskonvention Bayer-Flamsteed (Brightstar). 3D-Koordinaten wurden aus Helligkeitswerten (ebenfalls angegeben) zusammen mit der Sternenklassifikation für jeden Stern berechnet.

Ich habe sogar einige spielerische Namen (in Bezug auf ihr Entdeckungsdatum) für die Planeten erfunden und ihnen ein paar Monde gegeben. Es gibt über 3000 Sterne und über 30 Exoplaneten, was einen schön aussehenden Himmel ergibt.

Beispielsweise wird Stern 18 Scorpius in der Datei stars.hyg.csv als 18 Sco aufgeführt:

 18    Sco      16.26031482 -8.36823651 14.02524544 G1V             0.652

Ebenfalls in der Zip-Datei enthalten sind die Liniendaten für Konstellationen (connect the dots). Ich habe auch einige Symbole für die Sternbilder gemacht, die nett sind.

Hier sind die Liniendaten für Scorpius von starlines.hyg.csv

  9Ome1Sco   14Nu  Sco
 14Nu  Sco     Xi  Sco
   Xi  Sco    9Ome1Sco
  9Ome1Sco    7Del Sco
  7Del Sco    6Pi  Sco
  6Pi  Sco    5Rho Sco
  7Del Sco   20Sig Sco
 20Sig Sco   21Alp Sco
 21Alp Sco   23Tau Sco
 23Tau Sco   26Eps Sco
 26Eps Sco   26Eps Sco
 26Eps Sco   26Eps Sco
 26Eps Sco   26Eps Sco
 26Eps Sco     Mu 1Sco

und hier ist das Symbol für Scorpius:

Sollte in etwa so aussehen, wenn es gerendert wird (von der Erde):

Beachten Sie, dass 18-Sco nicht Teil der Liniendaten ist, aber ich habe seine Position für den Kontext gerendert.

Indem Sie der planets.csv Attribute hinzufügen, sollten Sie in der Lage sein, jede Welt zu modellieren. Auch hier sollte das Handwerk des World Building das Modell informieren.

Hier sind zum Beispiel 3 tatsächliche Exoplaneten, die 47 Ursa Major umkreisen, für die planets.csv-Datei.

Sie können Spalten hinzufügen, um Ihren Planeten beliebige Attribute zu geben.

 47    UMa   B   Zirgu      0   1   5.2     11.21    false
 47    UMa   C   Macbeth    0   2   10.2    11.21    true
 47    UMa   D   York       0   3   15.2    11.21    false

Hier ist ein Video des Modells in Aktion!

Scheint viel Aufwand zu sein, um sehr wenig Belohnung zu erhalten.

Ihr Ziel ist es, Geschichten zu erzählen, nicht die Galaxie zu modellieren.

Es gibt vielleicht 400 Milliarden Sterne in der Galaxie und für eine umfassende Geschichte braucht man vielleicht hundert, höchstens tausend.

Wählen Sie die vielversprechendsten/interessantesten aus, die für Kolonisten/Entdecker nützlich sein könnten, und arbeiten Sie mit diesem Datensatz. Erarbeiten Sie die wahrscheinlichsten Reisewege und welche Merkmale davon für Ihre Geschichte von Interesse sind.

Es ist jedoch sinnlos, sich Mühe zu geben, ein Modell davon nachzubilden.

Ich beziehe mich immer gerne auf Issac Asimovs Foundation-Reihe von Geschichten. Er war promovierter Naturwissenschaftler, und doch schrieb er einfach, was er schreiben musste, nicht, was genau irgendetwas modelliert hatte. Es wird nicht die genaue Position von Dingen benötigt, wohl aber die grobe Beziehung von Dingen und Menschen zueinander. Details sind nicht erforderlich. Ehrlich gesagt denke ich, dass viele moderne Autoren detailversessen werden und den Teil des Geschichtenerzählens vergessen.

Wählen Sie also die Sterne aus, die Sie in Ihrem Story-Universum haben möchten, und arbeiten Sie davon aus.