Nowe ustalenia na temat problemu trzech ciał. Czego o nim nie wiedzieliśmy?

Kiedy trzy obiekty krążą wokół siebie w przestrzeni, to fizycy mają nie lada wyzwanie. O ile w przypadku dwóch ciał przewidywanie ich ruchów nie stanowi większego problemu, tak przy trzech sytuacja staje się zdecydowanie bardziej skomplikowana. Prowadzone niedawno badania dostarczyły nowych informacji na temat tego zagadnienia.
Nowe ustalenia na temat problemu trzech ciał. Czego o nim nie wiedzieliśmy?

O tym, czego dokonali w tym zakresie naukowcy i jakie wnioski z tego płyną, piszą na łamach Astronomy & Astrophysics. Jak wyjaśnia Alessandro Trani z Uniwersytetu w Kopenhadze, kiedy dochodzi do spotkania trzech ciał, ich interakcja ewoluuje chaotycznie. Zachodzi ona bez związku z punktem początkowym, co sprawia, że przewidywanie kolejnych zachowań jest w zasadzie niemożliwe.

Czytaj też: Wygląda jak Droga Mleczna, choć znajduje się wyjątkowo daleko stąd. Wywraca naszą wiedzę o wszechświecie

Ale czy aby na pewno? Członkowie zespołu kierowanego przez naukowca przekonują, że problem trzech ciał wcale nie musi być tak chaotyczny, jak można było do tej pory zakładać. To z kolei prowadzi do wniosku, jakoby dało się zidentyfikować pewne wzorce. Autorzy przeprowadzonych badań określają je mianem wysp regularności. Ich występowanie jest zdaniem samych zainteresowanych zależne od tego, jak trzy obiekty są ustawione względem siebie w momencie spotkania. Ale nie tylko: istotną rolę odgrywają również ich prędkości i kąty wejścia.

Opisywane zjawisko zostało przedstawione w powieści chińskiego autora, Liu Cixina. Ta doczekała się nawet ekranizacji w wykonaniu Netfliksa. Głównym motywem tego dzieła było spotkanie obcej cywilizacji zamieszkującej układ trzech gwiazd przypominających Słońce. Ich konfiguracja sprawia, że tamtejszy świat jest narażony na apokalipsę, a eksperci nie są w stanie przewidzieć, co i kiedy się wydarzy.

Badania dotyczące problemu trzech ciał powinny mieć przełożenie na postęp w rozumieniu fal grawitacyjnych czy ogólnie grawitacji

W przypadku badań prowadzonych przez Traniego i jego współpracowników kluczową rolę odegrało modelowanie z wykorzystaniem symulacji odzwierciedlających interakcje między trzema ciałami w przestrzeni. Co istotne, przy wykonywaniu tych obliczeń pod uwagę są brane czynniki takie jak grawitacja czy ogólna teoria względności. Na podstawie milionów symulacji członkowie zespołu badawczego byli w stanie zauważyć kilka intrygujących zależności.

Czytaj też: To się nazywa przełom! Rakiety zasilane nowym paliwem otworzą nam drogę do eksploracji kosmosu

Jakich? Chociażby w postaci tendencji do wyrzucania z układu obiektu o najniższej masie. Poza tym autorzy odnotowali, iż w zależności od początkowej konfiguracji regularnej trajektorie zajmują od 28% do 84% przestrzeni fazowej. Poczynione postępy i wyciągnięte wnioski powinny mieć przełożenie na rzeczywistość. To ze względu na możliwość wykorzystania ich na potrzeby badań poświęconych między innymi falom grawitacyjnym oraz grawitacji.