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

Em 1687, Isaac Newton formulou suas leis do movimento universal e da gravitação, lançando luz sobre o movimento das estrelas, luas e planetas distantes.

Com um golpe de pena, o trabalho pioneiro de Newton também desencadeou uma busca de séculos por soluções matemáticas para controlar sistemas triádicos caóticos, como o Sol, a Lua e a Terra, que os investigadores ainda confundem até hoje.

Ivan Hristov, da Universidade de Sófia, na Bulgária, e os seus colegas são os mais recentes numa longa linha 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 forças gravitacionais mútuas sem colidir ou lançar-se no espaço.

O dilema é chamado Problema dos três corposEstende-se a qualquer trio de corpos emaranhados gravitacionalmente. A solução permitirá aos astrónomos traçar os movimentos esperados destes objetos, dadas as suas posições e velocidades iniciais.

Pode parecer simples, mas colocar um terceiro corpo em um sistema de dois corpos torna muito mais difícil prever esses movimentos. Supercomputadores As redes neurais certamente ajudaram.

Agora, Hristov e seus colegas relataram 12.409 padrões orbitais para sistemas de três corpos que operam dentro dos limites das leis de Newton e têm três massas iguais. É um número surpreendente de soluções que ainda não foram revisadas por pares, mas que ainda assim deveriam gerar algum debate saudável.

Nenhuma solução abrangente e abrangente para o problema dos três corpos foi encontrada; A maioria dos sistemas resulta em movimentos caóticos que são difíceis de prever.

Mas, à semelhança deste último estudo, foi descoberto um conjunto de soluções para casos especiais, quando o sistema funciona sob determinadas condições. No entanto, alguns são mais relevantes para a astronomia prática do que outros.

Este último lote de soluções é para sistemas nos quais os três objetos estão inicialmente estacionários, antes de “caírem” nas garras gravitacionais um do outro. Assim, 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 alcançadas na natureza”, disse Johann Frank, físico da Louisiana State University. Dizer Jornalista Matthew Sparks novo Mundo.

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

De acordo com Kristof e colegas“Este trabalho deixou muito a desejar” e por isso procuraram resolver o ponto matemático de discórdia, nomeadamente que os objectos em sistemas de queda livre não caem em órbitas fechadas e distorcidas, mas oscilam ao longo de trajectórias abertas. No entanto, o trabalho de Hristov e colegas é diferente, porque leva em consideração três objetos de massa igual, em vez de objetos aleatórios.

Órbitas de queda livre “podem ser de interesse astronômico”, dizem Hristov e seus colegas Ele escreve. Embora dependa de quão estáveis ​​​​são as novas soluções quando a influência de objetos distantes ou do vento solar é levada em consideração.

Os sistemas de três corpos tendem a entrar em colapso, diz Frank, onde dois objetos se combinam em um sistema binário e expelem uma terceira massa.

Por enquanto, pelo menos Hristov é justo Celebração Na beleza das órbitas esperadas. “Estável ou instável – é de grande interesse teórico.” Dizer Faíscas. “Eles têm uma estrutura espacial e temporal muito bonita.”

Foi o estudo Publicado no arXiv Antes da revisão por pares.