N体シミュレーション

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N体シミュレーション

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/03/16 14:34 UTC 版)

N体シミュレーション (エヌたいシミュレーション、N-body simulation) とは、天体物理学および天文学において、重力相互作用するN個の粒子の力学的な進化を数値的に計算するシミュレーションのことをいう。2体系つまりケプラー問題は可積分であるが、3体以上の系（重力多体系）は可積分ではなく、その力学的進化を定量的に予測するためには数値シミュレーションが必須である。太陽系や球状星団、銀河あるいは宇宙の大規模構造など、重力多体系は宇宙のあらゆる領域において重要な役割を果たすため、N体シミュレーションは宇宙に関する理論的研究において極めて重要な役割を果たしている。

$N$

三体問題の数値積分は最も単純な $N$

球状星団は典型的な重力多体系（衝突系）であり、その力学的進化の理論的研究において $N$

ツリー構築のアニメーション。

Barnes & Hut (1986) により提案された、粒子分布をツリー構造という形で保持することにより重力相互作用の計算を ${\mathcal {O}}(N\ln N)$

Gadgetを用いた宇宙論的構造形成シミュレーションのスナップショット。色は暗黒物質の密度分布を表す。フィラメント構造やダークマターハローが形成されていることが確認できる。

大規模構造の形成などの宇宙論的な問題は $N$