Imaginează-ți trei stele în spațiu, fiecare trasă în direcții diferite de atracția gravitațională a celorlalte. Acest trio de obiecte masive, care interacționează constant pare să urmeze un model imprevizibil și haotic. Acest fenomen, cunoscut sub numele de problema celor trei corpuri, i-a preocupat pe oamenii de știință de secole din cauza complexității mișcărilor pe care le provoacă. Un nou studiu, publicat în Astronomy & Astrophysics, dezvăluie că acest haos aparent poate ascunde regularități surprinzătoare, oferind o nouă perspectivă asupra modului în care aceste sisteme interacționează.
De la Isaac Newton, astronomii pot prezice cu precizie mișcările a două obiecte în spațiu, cum ar fi Pământul care se rotește în jurul Soarelui. În acest caz, calculele sunt simple: forța gravitațională dintre cele două obiecte este previzibilă și urmează legi bine stabilite. Adăugarea unui al treilea obiect la această ecuație complică radical situația. Dinamica dintre trei obiecte masive devine haotică și aproape imposibil de prezis. Cu alte cuvinte, atunci când trei obiecte se întâlnesc în spațiu, interacțiunile lor gravitaționale evoluează în moduri aparent imprevizibile. Acest fenomen, cunoscut sub numele de problema celor trei corpuri, este una dintre cele mai cunoscute provocări din matematică și fizică.
Noua descoperire ar putea să răstoarne această idee preconcepută. În noul studiu, cercetătorii au efectuat o serie de simulări pentru a explora interacțiunile gravitaționale dintre trei obiecte masive, cum ar fi stelele sau găurile negre. Pentru a face acest lucru, a dezvoltat un software numit Tsunami, conceput pentru a modela mișcarea obiectelor astronomice folosind legile gravitației formulate de Newton, precum și relativitatea generală a lui Einstein. Apoi cercetătorii au parametrii inițiali pentru simulările lor. Aceastea a inclus poziția a două dintre obiecte pe orbita lor și unghiul de apropiere al celui de-al treilea obiect. Prin plasarea obiectelor în diferite poziții și orientări la începutul fiecărei simulări, s-a putut observa modul în care aceste configurații inițiale au afectat rezultatele.
Din rezultatele simulărilor, cercetătorii au identificat insule de regularitate în haosul obișnuit al problemei celor trei corpuri. Contrar a ceea ce ne-am putea aștepta de la un sistem haotic, el a descoperit de fapt că există perioade în care obiectele urmează modele previzibile. Acest lucru se întâmplă atunci când unul dintre cele trei obiecte, de obicei cel cu cea mai mică masă, este dat afară din sistem, în timp ce celelalte două continuă să orbiteze unul pe altul.
Dezvăluind că anumite configurații a trei obiecte masive pot duce la comportamente previzibile, această cercetare ne îmbunătățește înțelegerea interacțiunilor complexe din Univers, cum ar fi cele care implică stele, planete sau găuri negre. Aceste rezultate au implicații directe pentru studiul undelor gravitaționale, perturbații în spațiu-timp cauzate de evenimente cosmice violente, cum ar fi fuziunea găurilor negre. Prin înțelegerea mai bună a modului în care aceste obiecte interacționează, cercetătorii își pot perfecționa modelele despre modul în care sunt generate și detectate undele gravitaționale.
Acest studiu ar putea inspira, de asemenea, alți cercetători să exploreze alte aspecte ale problemei celor trei corpuri și să investigheze alte sisteme complexe din Univers, deschizând astfel calea pentru noi descoperiri și o mai bună înțelegere a dinamicii Universului. Deși această descoperire oferă perspective promițătoare, ea reprezintă și o provocare considerabilă pentru cercetători. Până acum, problema celor trei corpuri era înțeleasă în principal s-a încheiat ca un fenomen haotic, care a permis aplicarea metodelor statistice pentru a prezice interacțiunile dintre obiecte. Cu toate acestea, odată cu revelația că anumite configurații particulare pot duce la ejectarea unuia dintre obiecte, lăsând astfel alte două să interacționeze într-o manieră mai ordonată, devine imperativă adaptarea abordărilor existente. Cercetătorii vor trebui acum să integreze metode statistice adecvate comportamentului haotic cu calcule numerice adaptate interacțiunilor obișnuite.
