Эти исследователи взломали проблему гравитации трёх тел?

Николас СТОУН
ИЗОБРАЖЕНИЕ: ИВРИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АСТРОФИЗИК ДР. Николас СТОУН

Исаак Ньютон разработал математику для описания взаимодействия двух объектов через гравитацию много веков назад. Но взаимодействие трех объектов всегда бросало вызов вычислениям. Новая статья в журнале Nature сделала большой шаг к решению этой проблемы, опираясь на наблюдения, что эти взаимодействия трех тел не являются стабильными; один объект всегда выбрасывается. Они смогли создать математические прогнозы, которые точно соответствуют наблюдениям и компьютерному моделированию.

Прошло почти 350 лет с тех пор, как сэр Исаак Ньютон обрисовал в общих чертах законы движения, утверждая, что «На каждое действие существует равная и противоположная реакция». Эти законы заложили основу для понимания нашей солнечной системы и, в более широком смысле, для понимания взаимосвязи между массой тела и силами, действующими на него. Тем не менее, новаторская работа Ньютона также создала рассол, который веками озадачивал ученых: проблема трех тел.

После использования законов движения для описания того, как планета Земля вращается вокруг Солнца, Ньютон предположил, что эти законы помогут нам вычислить, что произойдет, если к этой смеси добавить третье небесное тело, такое как Луна. Однако в действительности решить уравнения трех тел стало гораздо сложнее.

Когда два (или три тела разного размера и расстояния) вращаются вокруг центральной точки, легко вычислить их движение, используя законы движения Ньютона. Однако если все три объекта имеют сопоставимые размеры и расстояние от центральной точки, то возникает борьба за власть, и вся система погружается в хаос. Когда происходит хаос, становится невозможным отслеживать движения тел с помощью обычной математики. Войдите в проблему трех тел.

Теперь международная команда, возглавляемая астрофизиком доктором Николасом Стоуном из Института физики имени Рака в Еврейском университете, сделала большой шаг вперед в решении этой проблемы. Их выводы были опубликованы в последнем издании Nature.

Стоун и профессор Натан Ли в Университете Чили в Консепсьоне опирались на открытия последних двух столетий, а именно на то, что нестабильные системы трех тел в конечном итоге изгонят одно из трио и сформируют устойчивые бинарные отношения между двумя оставшимися телами. Эти отношения были в центре их изучения.

Вместо того чтобы принять хаотическое поведение систем как препятствие, исследователи использовали традиционную математику для предсказания движения планет. «Когда мы сравнили наши прогнозы с компьютерными моделями их реальных перемещений, мы обнаружили высокую степень точности», — поделился Стоун.

Хотя исследователи подчеркивают, что их выводы не представляют собой точного решения проблемы трех тел, статистические решения все же чрезвычайно полезны, поскольку они позволяют физикам визуализировать сложные процессы.

«Возьмите три черные дыры, которые вращаются вокруг друг друга. Их орбиты обязательно станут нестабильными, и даже после того, как одна из них будет выброшена, мы все еще очень заинтересованы в отношениях между выжившими черными дырами», — объяснил Стоун. Эта способность предсказывать новые орбиты имеет решающее значение для нашего понимания того, как они — и любые оставшиеся в живых с тремя телами — будут вести себя в новой стабильной ситуации.

Следующее

Северная и Южная Америка ночью

Пт Июн 14 , 2019
    Наряду со всеми своими космическими исследованиями, охотой за планетами и астрономическими исследованиями, НАСА также очень внимательно следит за Землей. На самом деле у них есть 18 спутников, чья задача — смотреть только на Землю. И эти 18 передовых спутников помогают нам понять Землю в беспрецедентных научных деталях.     И они тоже […]
Земля ночью