Ce este „problema celor trei corpuri” și cât este de greu de rezolvat?

O lansare de rachetă. Cel mai apropiat vecin stelar. Un serial Netflix. Toate aceste lucruri au ceva în comun: trebuie să se confrunte cu „problema celor trei corpuri”. Dar ce este exact această enigmă fizică complicată?

Problema celor trei corpuri descrie un sistem care conține trei corpuri ce exercită forțe gravitaționale unul asupra celuilalt. Deși poate părea simplă, este o problemă foarte dificilă și „prima adevărată îngrijorare a lui Newton”, a spus Billy Quarles, dinamician planetar la Universitatea Valdosta State (SUA).

Într-un sistem cu doar două corpuri, cum ar fi o planetă și o stea, calcularea modului în care se vor mișca unul în jurul celuilalt este destul de simplă: de cele mai multe ori, aceste două obiecte vor orbita aproximativ într-un cerc în jurul centrului lor de masă și vor reveni la punctul de plecare de fiecare dată. Dar adăugând un al treilea corp, cum ar fi o altă stea, lucrurile devin mult mai complicate. Al treilea corp atrage cele două corpuri care orbitează unul în jurul celuilalt, scoțându-le din traiectoriile lor previzibile, explică Live Science.

Mișcarea celor trei corpuri depinde de starea lor inițială: pozițiile, vitezele și masele lor. Dacă chiar și una dintre aceste variabile se schimbă, mișcarea rezultată ar putea fi complet diferită.

Ce este problema celor trei corpuri?

„Mă gândesc la acest lucru ca și cum ai merge pe o creastă de munte. Cu o mică schimbare, ai putea să cazi fie spre dreapta, fie spre stânga. Acestea sunt două poziții inițiale foarte apropiate, care ar putea duce la stări foarte diferite”, a spus Shane Ross, matematician la Virginia Tech.

Nu există suficiente constrângeri asupra mișcărilor corpurilor pentru a rezolva problema celor trei corpuri cu ecuații, a spus Ross.

Dar au fost găsite unele soluții la problema celor trei corpuri. De exemplu, dacă condițiile inițiale sunt potrivite, trei corpuri de masă egală ar putea să se urmărească reciproc într-un model în formă de opt. Astfel de soluții ordonate sunt însă excepția atunci când vine vorba de sisteme reale din spațiu.

Poate fi această problemă rezolvată?

Anumite condiții pot face problema celor trei corpuri mai ușor de interpretat. Luați în considerare Tatooine, lumea fictivă a lui Luke Skywalker din „Star Wars”: o singură planetă care orbitează doi sori. Acele două stele și planeta formează un sistem de trei corpuri. Dar dacă planeta este suficient de departe și orbitează ambele stele, este posibil să simplifici problema.

„În cazul Tatooine, atât timp cât ești suficient de departe de binarul central, poți considera acest obiect ca fiind doar o stea foarte masivă”, a spus Quarles. Planeta nu exercită o mare forță asupra stelelor deoarece este mult mai puțin masivă, astfel încât sistemul devine similar cu problema mai ușor de rezolvat a celor două corpuri. Până acum, oamenii de știință au găsit mai multe exoplanete asemănătoare cu Tatooine, a spus Quarles.

Dar adesea, orbitele celor trei corpuri nu se stabilizează niciodată cu adevărat, iar problema celor trei corpuri se „rezolvă” cu un bang. Forțele gravitaționale ar putea face ca două dintre cele trei corpuri să se ciocnească sau ar putea să arunce unul dintre corpuri din sistem pentru totdeauna, aceasta fiind o posibilă sursă de „planete rătăcitoare” care nu orbitează nicio stea, a spus Quarles.

Cât de des putem întâlni problema celor trei corpuri în realitate?

Haosul celor trei corpuri ar putea fi atât de comun în spațiu încât oamenii de știință estimează că ar putea exista de 20 de ori mai multe planete rătăcitoare decât stele în galaxia noastră.

Când toate celelalte eșuează, oamenii de știință pot folosi calculatoare pentru a aproxima mișcările corpurilor într-un sistem individual de trei corpuri. Acest lucru face posibilă prezicerea mișcării unei rachete lansate pe orbită în jurul Pământului sau prezicerea destinului unei planete dintr-un sistem cu mai multe stele.

Cu toată această agitație, v-ați putea întreba dacă ar putea supraviețui ceva pe o planetă ca cea prezentată în serialul „3 Body Problem” de pe Netflix, care este prinsă într-o orbită haotică în jurul a trei stele din sistemul Alpha Centauri, cel mai apropiat vecin al sistemului nostru solar.

„Nu cred că într-o astfel de situație ar fi un mediu stabil pentru ca viața să evolueze”, a spus Ross. Acesta este un aspect al serialului care rămâne ferm în domeniul ficțiunii științifice.

Vă recomandăm să citiți și:

Astronomii au găsit o planetă de mărimea Pământului la doar 55 de ani-lumină depărtare

Astronomii din România au observat 30 de stele variabile! Ce nume vor purta?

NASA a numit primul său ofițer-șef de Inteligență Artificială, pentru a rămâne în pas cu tehnologia

Erupție monstruoasă pe suprafața Soarelui! Cea mai puternică din ultimii 5 ani