﻿1. ソフト名 ： 銀河シミュレータ

2. 概要
　銀河内の天体の動きをダークマターの重力を含めたＮ体問題として数値計算で解くことで、銀河の形の変化や回転速度を表示するシミュレータです。

　銀河は数千億もの恒星やチリやガスの集団です。それらの天体が互いの重力で引き合い、銀河の中心を回る公転運動をすることで、大きなものでは直径が数十万光年にもなる円盤状の大きな集団を形成しています。
　銀河の中の恒星の回転速度を調べてみると、恒星などの見える天体の質量から計算した速度より、はるかに大きな速度で回転していることがわかりました。銀河の形が保たれるためには、銀河の質量はもっと大きなものでなければいけません。そこで提唱されたのが「ダークマター（暗黒物質）」です。この目に見えない未知の物質ダークマターが存在すると仮定して計算すると、銀河の回転速度を説明できるのです。そして、その量は通常の物質の５～９倍もあると考えられています。ダークマターの正体が何であるのか、現在もまだ解明されていません。
　このシミュレータでは、銀河を数千～数万個の質点の集合と考え、それらの質点同士にはたらくのすべての重力を計算し、個々の質点がその重力によってどのような運動をするかをニュートンの運動方程式を数値積分することで求めます。（これを「Ｎ体問題」といいます。）そしてさらにダークマターの重力も加えた計算も行い、個々の質点が動きまわる銀河の姿を描画します。また、質点の銀河の中心からの距離と回転速度の関係を示すグラフも表示することで、ダークマターの有無による回転速度の比較ができるようにしてあります。


3. 操作
・画面右側にある操作パネルの中の各種スライダーで銀河の初期条件の設定を行い、「星配置」ボタンを押すと、画面左に銀河が表示されます。
・「銀河の可視質量」と「銀河半径」は、標準的な銀河での質量と半径から計算し、連動して変わるようにしています。
・アプリ実行直後の初期値は、天の川銀河に合わせてあります。
・「時間ステップ」は数値積分の際のステップで、「星の数」は銀河内をいくつの質点で計算するかを決めます。ステップ小さいほど、質点の数が多いほど正確に計算しますが、計算に時間がかかりますのでＰＣの性能に応じて調整してください。
・銀河を表示した後、「開始／停止」ボタンを押すと計算を開始し、銀河が回転を始めます。また、同じボタンをクリックすると停止します。（銀河をクリックしても同じ動作をします。）
・銀河の下に、計算開始からの経過時間を万年（億年）単位で表示します。
・銀河上でマウスホイールを回転させると（タブレットの２本指でのピンチ）、銀河の表示を拡大縮小することができます。
・「回転速度グラフ」ボタンを押すと、回転速度のグラフが表示されます。グラフの横軸は銀河表示と連動しています。
・「再計算」ボタンを押すと、同じ初期条件での計算前の銀河表示にもどります。
・「計算終了」ボタンで計算が終了し、初期条件が変更できるようになります。
・「詳細設定」ボタンは、微調整のためのパネルが開きます。（説明は省略）

4. 留意点
・実際の銀河は数千億個もの恒星で構成されていますが、このモデルではＰＣで計算可能な数千～数万個の質点として計算しているので、あくまでも近似的なものです。
・銀河の厚みはないものとして、２次元で計算しています。
・個々の質点の質量は銀河の質量を個数で割った値で、等しい質量を持っているとして計算しています。
・計算開始時点での、質点の銀河内の初期位置については、実際の銀河の分布に近くなるように調整しています。また、初期速度は、その質点の位置での重力ポテンシャルを計算し、遠心力とのバランスが取れるようにしています。
・ダークマターが０のときと、ダークマターが多いときでそれぞれ実行し、回転速度を比較するとその違いがよく分かります。ちなみに、天の川銀河の場合、中心から約2万7000光年の距離（太陽系の位置）での回転速度は約240km/sです。

5. HP : https://nitto21.oops.jp/kyozai/index.html
　HPでは、Web上で実行できるバージョンも公開しています。このバージョンでは様々なOSのPCやタブレット、スマホでも実行可能です。

6. 連絡先 : nitto21@hotmail.com

7. 取り扱い種別 : フリーソフト

8. 動作環境
　・ＯＳ : Windows10、11
　・タイプ : デスクトップ、ラップトップ、タブレット
　・ポインティングデバイス : マウス、タブレット

9. 開発ソフト : Unity6.3

10. 実行方法
　zipファイルを解凍してできた「GalaxySim」フォルダ内の「GalaxySim.exe」ファイルをダブルクリックするだけで実行できます。インストールの必要はありません。不要になったら「GalaxySim」フォルダごと削除してください。
（※実行するとき、「WindowsによってＰＣが保護されました」という警告が出ることがありますが、「詳細情報」→「実行」とクリックしていくと実行できます。）


