Problema dei tre corpi: scoperte oltre 12.000 nuove soluzioni

Il problema dei tre corpi si ricollega alle leggi del movimento e della gravità formulate da Isaac Newton nel 1687, norme incentrate sul movimento di stelle, pianeti e lune distanti.

Ciò che Newton mise su carta fu a dir poco rivoluzionario se pensiamo che da quel momento ci fu un’elaborazione di ricerche matematiche (durata secoli) per tenere a freno i caotici sistemi tripli, come il Sole, la Luna e la Terra. Da qui appunto il predetto problema dei tre corpi riguardo a cui scienziati di fama mondiale stanno ancora cercando opportune soluzioni.

Ivan Hristov dell’Università di Sofia in Bulgaria e i suoi colleghi sono un esempio valido di scienziati che cercano di spiegare come tre corpi celesti restano bloccati in una danza stabile, influenzandosi l’un l’altro sotto le reciproche forze di gravità senza scontrarsi o lanciarsi nello spazio.

Il problema dei tre corpi: croce e delizia per gli scienziati

Il dilemma è chiamato problema dei tre corpi e si estende a qualsiasi trio di oggetti intrecciati gravitazionalmente. Una soluzione consentirebbe agli astronomi di tracciare i movimenti previsti di questi oggetti date le loro posizioni e velocità iniziali. Sembra semplice, ma lanciare un terzo oggetto in un sistema a due corpi rende molto più difficile prevedere tali movimenti. I supercomputer e le reti neurali stanno sicuramente aiutando nel reperire le soluzioni.

La segnalazione di Hristov

Ora, Hristov e colleghi hanno segnalato ben 12.409 modelli orbitali per sistemi a tre corpi che funzionano entro i limiti delle leggi di Newton e hanno tre masse uguali. Si tratta di un numero vertiginoso di soluzioni che non sono ancora state sottoposte a revisione paritaria, ma che dovrebbero comunque generare una sana discussione.

Come precisa Science Alert, non è mai stata trovata alcuna soluzione generale e universale al problema dei tre corpi; la maggior parte dei sistemi dà origine a movimenti caotici che sono più difficili da prevedere. Ma, come in quest’ultimo studio, sono state scoperte numerose 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 al problema dei tre corpi riguarda sistemi in cui i tre corpi sono stazionari fin dall’inizio, prima di “cadere” nella presa della gravità dell’altro. Quindi, anche se le soluzioni potrebbero soddisfare i matematici curiosi, probabilmente hanno poche applicazioni nel mondo reale.

Juhan Frank è fisico presso la Louisiana State University. Lo scienziato ha spiegato al giornalista Matthew Sparkes di New Scientist: “La maggior parte, se non tutti, richiedono condizioni iniziali così precise che probabilmente non esistono in natura”. Tuttavia, Hristov e colleghi hanno utilizzato un supercomputer che si è basato su un lavoro precedente, pubblicato nel 2019, che ha trovato più di 300 nuove famiglie di orbite periodiche del problema dei tre corpi in caduta libera.

Un lavoro differente dagli studi precedenti

Secondo Hristov e colleghi, “quel lavoro lasciava molto a desiderare” e così hanno cercato di risolvere i punti di disaccordo matematico, vale a dire che gli oggetti nei sistemi a caduta libera non cadono in orbite chiuse e circolari ma oscillano attraverso orbite aperte, tracce con fine.

Il lavoro di Hristov e colleghi differisce, tuttavia, in quanto considera tre oggetti di massa uguale, non casuale. Le orbite di caduta libera “potrebbero ancora rivelarsi di rilevanza astronomica”, scrivono Hristov e colleghi. Anche se ciò dipende da quanto stabili saranno le nuove soluzioni quando si tiene conto dell’influenza di corpi distanti o dei venti solari.

Un sistema che tende a collassare