Simulation d'un système à N corps

vignette| Une simulation à N corps de la formation cosmologique d'un amas de galaxies dans un univers en expansion. En physique et en astronomie, une simulation à N corps est une simulation d'un système dynamique de particules, généralement sous l'influence de forces physiques, telles que la gravité (voir problème à N corps pour d'autres applications). Les simulations à N corps sont des outils largement utilisés en astrophysique, depuis l'étude de la dynamique de systèmes à quelques corps comme le système Terre - Lune - Soleil, jusqu'à la compréhension de l'évolution de la structure à grande échelle de l'univers observable. En cosmologie, les simulations à N corps sont utilisées pour étudier les processus de formation de structures non linéaires tels que les filaments de galaxies et les halos de galaxies sous l'influence de la matière noire. Des simulations directes à N corps sont utilisées pour étudier l'évolution dynamique des amas d'étoiles. Les « particules » traitées par la simulation peuvent correspondre ou non à des objets physiques. Par exemple, dans une simulation à N corps d'un amas d'étoiles chaque particule peut avoir une signification physique et correspondre à une étoile. Mais dans une simulation d'un nuage interstellaire, il n'est pas possible d'avoir une particule pour chaque atome ou molécule de gaz, car cela nécessiterait de l'ordre de e23 particules pour chaque mole de matière (voir constante d'Avogadro) ; donc un seule « particule » représentera une quantité beaucoup plus grande de gaz (souvent mise en œuvre à l'aide de l'hydrodynamique des particules lissées ). Cette quantité n'a pas besoin d'avoir une signification physique, mais doit être choisie comme un compromis entre la précision et les ressources informatiques disponibles. Dans les simulations gravitationnelles directes à N corps, les équations du mouvement d'un système de N particules sous l'influence de leurs forces gravitationnelles mutuelles sont intégrées numériquement sans aucune approximation simplificatrice.