Acabamos de obter 12.000 novas soluções para o infame problema dos três corpos: WebCuriosos

Em 1687, Isaac Newton formulou suas leis do movimento e da gravidade universal, colocando em foco o movimento de estrelas, luas e planetas distantes.

Com o golpe de sua pena, o trabalho pioneiro de Newton também desencadeou uma busca de séculos por soluções matemáticas para controlar sistemas triplos caóticos, como o Sol, a Lua e a Terra, sobre os quais os pesquisadores ainda estão coçando a cabeça até hoje.

Ivan Hristov, da Universidade de Sófia, na Bulgária, e seus colegas são os mais recentes investigadores de uma longa linhagem de astrónomos e matemáticos que, desde os tempos de Newton, têm tentado encontrar soluções para explicar como três corpos celestes permanecem presos numa dança estável, atirando-se uns aos outros. sob suas forças recíprocas de gravidade sem colidir ou disparar para o espaço.

O dilema é chamado de problema dos três corpose se estende a qualquer trio de objetos entrelaçados gravitacionalmente. Uma solução permitiria aos astrónomos traçar os movimentos previstos destes objetos, dadas as suas posições e velocidades iniciais.

Parece simples, mas lançar um terceiro objeto em um sistema de dois corpos torna muito mais difícil prever esses movimentos. Supercomputadores e as redes neurais certamente ajudaram.

Agora, Hristov e colegas relataram impressionantes 12.409 padrões orbitais para sistemas de três corpos que funcionam dentro dos limites das leis de Newton e têm três massas iguais. É um número estonteante de soluções que ainda não foram revisadas por pares, mas que ainda assim devem gerar alguma discussão saudável.

Nenhuma solução abrangente e universal foi encontrada para o problema dos três corpos; a maioria dos sistemas dá origem a movimentos caóticos que são muito difíceis de prever.

Mas, tal como este último estudo, foram descobertas uma série de soluções para casos especiais, quando o sistema funciona sob certas condições. No entanto, alguns são mais relevantes para a astronomia prática do que outros.

Este último lote de soluções é para sistemas onde os três corpos estão estacionários, antes de “cairem” nas garras da gravidade um do outro. Portanto, embora as soluções possam satisfazer matemáticos curiosos, provavelmente têm poucas aplicações no mundo real.

“A maioria, senão todos, exigem condições iniciais tão precisas que provavelmente nunca serão realizadas na natureza”, disse Juhan Frank, físico da Louisiana State University. contado jornalista Matthew Sparkes para Novo Cientista.

No entanto, Hristov e colegas usaram um supercomputador para desenvolver trabalhos anteriores, publicado em 2019que encontrou mais de 300 novas famílias de órbitas periódicas do problema de queda livre de três corpos, especificamente.

De acordo com Hristov e colegas“esse trabalho deixou muito a desejar” e por isso procuraram resolver os pontos de divergência matemática, nomeadamente, que os objectos em sistemas de queda livre não caem em órbitas fechadas e circulares, mas oscilam através de trajectos abertos. O trabalho de Hristov e colegas difere, porém, porque considera três objetos de massa igual, não aleatória.

As órbitas de queda livre “ainda podem provar ser de relevância astronômica”, Hristov e colegas escrever. Embora isso dependa de quão estáveis ​​​​são as novas soluções quando a influência de corpos distantes ou ventos solares é levada em consideração.

Os sistemas de três corpos têm tendência ao colapso, diz Frank, com dois objetos unindo-se num sistema binário e ejetando a terceira massa.

Por enquanto, pelo menos Hristov está apenas folia na beleza das órbitas previstas. “Estáveis ​​ou instáveis ​​– são de grande interesse teórico”, ele contado Faíscas. “Eles têm uma estrutura espacial e temporal muito bonita”.

O estudo foi postado no arXiv antes da revisão por pares.