Acabamos de recibir 12.000 nuevas soluciones al infame problema de los tres cuerpos

En 1687, Isaac Newton formuló sus leyes del movimiento universal y la gravitación, arrojando luz sobre el movimiento de las estrellas, las lunas y los planetas distantes.

Con un plumazo, el trabajo pionero de Newton también desencadenó una búsqueda de siglos de soluciones matemáticas para controlar sistemas triádicos caóticos, como el Sol, la Luna y la Tierra, que los investigadores todavía desconciertan hasta el día de hoy.

Ivan Hristov, de la Universidad de Sofía en Bulgaria, y sus colegas son los últimos de una larga lista de astrónomos y matemáticos que, desde los días de Newton, han estado tratando de encontrar soluciones para explicar cómo tres cuerpos celestes permanecen atrapados en una danza estable, lanzándose entre sí. fuerzas gravitacionales mutuas sin chocar ni lanzarse al espacio.

El dilema se llama problema de tres cuerposSe extiende a cualquier trío de cuerpos gravitacionalmente entrelazados. La solución permitirá a los astrónomos trazar los movimientos esperados de estos objetos dadas sus posiciones y velocidades iniciales.

Puede parecer simple, pero incluir un tercer cuerpo en un sistema de dos cuerpos hace que predecir esos movimientos sea mucho más difícil. Supercomputadoras Las redes neuronales ciertamente han ayudado.

Ahora, Hristov y sus colegas han informado de 12.409 patrones orbitales para sistemas de tres cuerpos que operan dentro de los límites de las leyes de Newton y tienen tres masas iguales. Es una cantidad sorprendente de soluciones que aún no han sido revisadas por pares, pero que, no obstante, deberían generar un debate saludable.

No se ha encontrado una solución integral e integral al problema de los tres cuerpos; La mayoría de los sistemas dan como resultado un movimiento caótico que es difícil de predecir.

Pero, al igual que este último estudio, se han descubierto un conjunto de soluciones para casos especiales, cuando el sistema funciona bajo determinadas condiciones. Sin embargo, algunos son más relevantes para la astronomía práctica que otros.

Este último lote de soluciones es para sistemas en los que los tres objetos están inicialmente estacionarios, antes de «caer» en las garras gravitacionales de cada uno. Entonces, si bien las soluciones pueden satisfacer a los matemáticos curiosos, probablemente tengan pocas aplicaciones en el mundo real.

«La mayoría, si no todos, requieren condiciones iniciales tan precisas que probablemente nunca se alcancen en la naturaleza», dijo el físico Johann Frank de la Universidad Estatal de Luisiana. Decir El periodista Matthew Sparks nuevo mundo.

Sin embargo, Hristov y sus colegas utilizaron una supercomputadora para aprovechar trabajos anteriores, Fue publicado en 2019.que encontró más de 300 nuevas familias de órbitas periódicas para el problema de los tres cuerpos en caída libre, específicamente.

Según Kristof y sus colegas«Este trabajo dejaba mucho que desear», por lo que intentaron resolver el punto matemático de discordia, a saber, que los objetos en sistemas de caída libre no caen en órbitas cerradas y deformadas, sino que oscilan a lo largo de trayectorias abiertas. Sin embargo, el trabajo de Hristov y sus colegas es diferente porque tiene en cuenta tres objetos de igual masa, en lugar de objetos aleatorios.

Las órbitas en caída libre «pueden tener interés astronómico», afirman Hristov y sus colegas El escribe. Aunque depende de qué tan estables sean las nuevas soluciones cuando se tiene en cuenta la influencia de objetos lejanos o del viento solar.

Los sistemas de tres cuerpos tienden a colapsar, dice Frank, cuando dos objetos se combinan en un sistema binario y arrojan una tercera masa.

Por ahora, al menos Hristov es justo Celebracion En la belleza de las órbitas esperadas. «Estable o inestable: es de gran interés teórico». Decir Chispas. «Tienen una estructura espacial y temporal muy hermosa».

fue el estudio Publicado en arXiv Antes de la revisión por pares.