En 1687, Isaac Newton formuló sus leyes del movimiento y la gravedad universal, enfocando el movimiento de estrellas, lunas y planetas distantes. Con el golpe de su pluma, el trabajo pionero de Newton también desencadenó una búsqueda de siglos de soluciones matemáticas para controlar sistemas triples caóticos, como el Sol, la Luna y la Tierra, sobre los cuales los investigadores todavía se rascan la cabeza hasta el día de hoy. Ivan Hristov de la Universidad de Sofía en Bulgaria y sus colegas son los últimos investigadores de una larga lista de astrónomos y matemáticos que, desde la época de Newton, han estado tratando de encontrar soluciones para explicar cómo tres cuerpos celestes permanecen atrapados en una danza estable, lanzándose entre sí y moviéndose bajo sus fuerzas recíprocas de gravedad sin chocar ni salir disparado hacia el espacio.
El dilema se llama problema de los tres cuerpos y se extiende a cualquier trío de objetos entrelazados gravitacionalmente. Una solución permitiría a los astrónomos trazar los movimientos previstos de estos objetos dadas sus posiciones y velocidades iniciales.
Suena simple, pero arrojar un tercer objeto a un sistema de dos cuerpos hace que predecir esos movimientos sea mucho más difícil. Sin duda, las supercomputadoras y las redes neuronales han ayudado.
Ahora, Hristov y sus colegas han informado de la friolera de 12.409 patrones orbitales para sistemas de tres cuerpos que funcionan dentro de los límites de las leyes de Newton y tienen tres masas iguales. Es una cantidad vertiginosa de soluciones que aún no han sido revisadas por pares, pero que de todos modos deberían generar un debate saludable.
Nunca se ha encontrado una solución global y universal al problema de los tres cuerpos. La mayoría de los sistemas dan lugar a movimientos caóticos que son más que difíciles de predecir.
Pero, al igual que este último estudio, se han descubierto una serie de soluciones para casos especiales, cuando el sistema funciona bajo ciertas condiciones. Sin embargo, algunos son más relevantes para la astronomía práctica que otros.
Este último lote de soluciones es para sistemas en los que, para empezar, los tres cuerpos están estacionarios, antes de “caer” en las garras de la gravedad del otro. 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 cumplan en la naturaleza”, dijo el físico Juhan Frank de la Universidad Estatal de Luisiana al periodista Matthew Sparkes para New Scientist.
Sin embargo, Hristov y sus colegas utilizaron una supercomputadora para aprovechar un trabajo anterior, publicado en 2019, que encontró más de 300 nuevas familias de órbitas periódicas del problema de los tres cuerpos en caída libre, específicamente.
Según Hristov y sus colegas, “ese trabajo dejaba mucho que desear”, por lo que intentaron resolver los puntos de desacuerdo matemático, a saber, que los objetos en sistemas de caída libre no caen en órbitas cerradas y circulares, sino que oscilan a través de órbitas sin límites fijos. Sin embargo, el trabajo de Hristov y sus colegas difiere en que considera tres objetos de masa igual, no aleatoria.
Las órbitas de caída libre “aún pueden resultar de relevancia astronómica”, escriben Hristov y sus colegas. Aunque eso depende de cuán estables sean las nuevas soluciones cuando se tiene en cuenta la influencia de cuerpos distantes o de los vientos solares. Los sistemas de tres cuerpos tienden a colapsar, dice Frank, con dos objetos uniéndose en un sistema binario y expulsando la tercera masa.
Por ahora, al menos Hristov simplemente se deleita con la belleza de las órbitas predichas. “Estables o inestables son de gran interés teórico”, dijo a Sparkes. “Tienen una estructura espacial y temporal muy hermosa”.
El estudio se publicó en arXiv antes de la revisión por pares.
Fuente: Science Alert.
