Abbiamo appena ricevuto 12.000 nuove soluzioni al famigerato problema dei tre corpi

Nel 1687, Isaac Newton formulò le sue leggi sul moto universale e sulla gravitazione, facendo luce sul movimento delle stelle, delle lune e dei pianeti distanti.

Con un colpo di piuma, il lavoro pionieristico di Newton ha anche innescato una ricerca secolare di soluzioni matematiche per tenere a freno i caotici sistemi triadici, come il Sole, la Luna e la Terra, su cui i ricercatori ancora oggi si interrogano.

Ivan Hristov dell’Università di Sofia in Bulgaria e i suoi colleghi sono gli ultimi di una lunga serie di astronomi e matematici che, fin dai tempi di Newton, hanno cercato di trovare soluzioni per spiegare come tre corpi celesti rimangono bloccati in una danza stabile, gettandosi l’uno sotto l’altro. forze gravitazionali reciproche senza collisione o lancio nello spazio. .

Il dilemma si chiama Problema dei tre corpiSi estende a qualsiasi trio di corpi intrappolati gravitazionalmente. La soluzione consentirà agli astronomi di tracciare i movimenti attesi di questi oggetti date le loro posizioni e velocità iniziali.

Può sembrare semplice, ma inserire un terzo corpo in un sistema a due corpi rende la previsione di tali movimenti molto più difficile. Supercomputer Le reti neurali hanno sicuramente aiutato.

Ora, Hristov e i suoi colleghi hanno riportato 12.409 schemi orbitali per sistemi a tre corpi che operano entro i limiti delle leggi di Newton e hanno tre masse uguali. Si tratta di un numero sorprendente di soluzioni che non sono state ancora sottoposte a revisione paritaria, ma che dovrebbero comunque generare un sano dibattito.

Non è stata trovata alcuna soluzione completa e completa al problema dei tre corpi; La maggior parte dei sistemi provoca un movimento caotico difficile da prevedere.

Ma, come quest’ultimo studio, sono state scoperte una serie di soluzioni per casi speciali, quando il sistema funziona in determinate condizioni. Tuttavia, alcuni sono più rilevanti di altri per l’astronomia pratica.

Quest’ultima serie di soluzioni riguarda sistemi in cui i tre oggetti sono inizialmente stazionari, prima di “cadere” l’uno nella presa gravitazionale dell’altro. Quindi, anche se le soluzioni possono soddisfare i matematici curiosi, probabilmente hanno poche applicazioni nel mondo reale.

“La maggior parte, se non tutti, richiedono condizioni iniziali così precise che probabilmente non saranno mai raggiunte in natura”, ha affermato Johann Frank, fisico della Louisiana State University. Raccontare Il giornalista Matthew Sparks nuovo mondo.

Tuttavia, Hristov e i suoi colleghi hanno utilizzato un supercomputer per basarsi sul lavoro precedente, È stato pubblicato nel 2019che ha trovato più di 300 nuove famiglie di orbite periodiche per il problema dei tre corpi in caduta libera.

Secondo Kristof e colleghi“Questo lavoro lasciava molto a desiderare” e così cercarono di risolvere il punto matematico del contendere, vale a dire che gli oggetti nei sistemi di caduta libera non cadono in orbite chiuse e deformanti ma oscillano lungo percorsi aperti. Tuttavia, il lavoro di Hristov e colleghi è diverso, perché prende in considerazione tre oggetti di uguale massa, anziché oggetti casuali.

Le orbite di caduta libera “potrebbero essere di interesse astronomico”, affermano Hristov e i suoi colleghi Lui scrive. Anche se dipende da quanto saranno stabili le nuove soluzioni quando si tiene conto dell’influenza di oggetti distanti o del vento solare.

I sistemi a tre corpi tendono a collassare, dice Frank, quando due oggetti si combinano in un sistema binario ed emettono una terza massa.

Per ora, almeno Hristov è giusto Celebrazione Nella bellezza delle orbite attese. “Stabile o instabile: è di grande interesse teorico”. Raccontare Scintille. “Hanno una struttura spaziale e temporale molto bella.”

Era lo studio Pubblicato su arXiv Prima della revisione tra pari.