StarDance - Che cosa è StarDance

Che cosa è StarDance

StarDance (o "danza delle stelle") è un semplice programma di dinamica stellare che permette di simulare quasi tutta la gamma di comportamenti di un piccolo sistema isolato di stelle. In pratica, poste nello spazio un certo numero di stelle e fissate le loro posizioni e velocità iniziali, il programma impone che ciascuna obbedisca alla sola legge gravitazionale di Newton: è allora interessante - e soprattutto divertente - stare a guardare quello che succede.

Formazione di un sistema gerarchico con il programma di simulazione StarDance.

Come funziona

StarDance risolve il problema degli N-corpi gravitazionale nel caso "a pochi corpi", cioè in cui il numero di stelle è sufficientemente piccolo perchè l'evoluzione del sistema possa essere calcolata in un tempo ragionevole. La caratteristica peculiare del programma è l'estrema facilità di utilizzo. Basta mandare il relativo file in esecuzione e si è guidati dal programma stesso ad attivare le diverse opzioni del menù. Nella fase iniziale viene richiesto di scegliere fra tre diverse continuazioni:

Piccolo ammasso stellare. Il programma simula un piccolo ammasso (cioè un insieme di stelle gravitazionalmente legate) composto da cinque corpi di ugual massa. Le condizioni iniziali del sistema sono scelte dal computer: le posizioni iniziali delle stelle sono fissate in modo del tutto casuale all'interno di una sfera, e le velocità iniziali sono scelte a caso in maniera isotropa.

Collisione binaria-singola. Permette di fare esperimenti di "scattering a tre corpi", cioè di simulare i vari possibili esiti di un incontro ravvicinato tra una stella binaria ed una stella singola di passaggio, un problema che gli scienziati considerano fondamentale per lo studio dell'evoluzione dinamica degli ammassi stellari. Qui la maggior parte dei parametri che descrivono le condizioni iniziali sono fissi, mentre altri sono variati a caso dal computer.

Libera scelta del sistema. Consente di costruirsi da soli il proprio sistema stellare introducendo manualmente le varie condizioni iniziali, e cioè: numero di corpi, e poi massa (in unità solari), coordinate (in parsec) e velocità iniziale (in km/s) di ciascuna stella. Si può così tentare di studiare alcuni aspetti interessanti del problema N-corpi: dai semplici incontri ravvicinati in un sistema a 2-corpi, ai fenomeni di cattura, caos e fuga nel problema dei 3-corpi, dai molteplici esiti di una collisione binaria-binaria, alla stabilità di un sistema gerarchico.

Una volta fissate le varie condizioni iniziali, il programma determina automaticamente il fattore di scala da utilizzare per la visualizzazione delle immagini e, soprattutto, il passo temporale iniziale e la lunghezza di smorzamento della forza che ottimizzano la precisione e la velocità della simulazione. A questo punto il programma calcola l'evoluzione temporale del sistema integrando le equazioni attraverso il metodo di Eulero (integrazione per tangenti), utilizzando un passo temporale variabile.

Man mano che la simulazione procede, vengono visualizzati sullo schermo sia le traiettorie delle varie stelle proiettate sul piano x-y, sia il tempo "fittizio" fino a quel momento trascorso. A meno che non si verifichi una collisione tra due stelle nel qual caso il programma avverte "Collisione!" e si arresta - la simulazione continua indisturbata. Essa può comunque essere interrotta premendo un tasto qualsiasi. Apparirà allora un nuovo menù che permetterà di scegliere fra varie alternative: 1-Continua calcolo, 2-Nuova simulazione, 3-Menù principale, 4-Salva dati, 5-Carica dati iniziali, 6-Fine.

Caratteristiche principali

Condizioni iniziali. Numero totale di stelle, posizione e velocità iniziale di ciascuna stella.
Parametri della simulazione. Passo temporale iniziale e lunghezza di smorzamento della forza.
Zoom. Possibilità di zoom "in" e zoom "out" agendo sui tasti "+" e "-".
Posizione della figura. Possibilità di spostare la figura a destra, a sinistra, in alto, o in basso sullo schermo agendo, rispettivamente, sui tasti "d", "s", "a", e "b".
Salvataggio dei dati. Possibilità di salvare le condizioni iniziali della simulazione.
Caricamento dei dati. Possibilità di caricare dati da file "demo" o da file creati in precedenza con il programma stesso.
Salvataggio delle figure. Le figure possono essere salvate con un programma di screencapture dopo aver premuto il tasto "Pausa".