Exoplanetas girando em torno de estrelas distantes estão entrando rapidamente em foco com tecnologia avançada como o telescópio espacial Kepler. Obter um entendimento completo desses sistemas é difícil, porque as posições e velocidades iniciais dos exoplanetas são desconhecidas. Determinar se a dinâmica do sistema é quase periódica ou caótica é incômoda, dispendiosa e exigente em termos computacionais.
No caos desta semana, Tamás Kovács oferece um método alternativo para a análise de estabilidade de corpos exoplanetários usando apenas os dados de séries temporais observados para deduzir medições dinâmicas e quantificar a imprevisibilidade de sistemas exoplanetas.
“Se não conhecemos as equações governantes do movimento de um sistema, e temos apenas as séries temporais – o que medimos com o telescópio -, então queremos transformar essa série temporal em uma rede complexa. Nesse caso, é chamado de rede de recorrência “, disse Kovács. “Esta rede contém todos os recursos dinâmicos do sistema subjacente que queremos analisar.”
O artigo baseia-se no trabalho do físico Floris Takens, que propôs em 1981 que a dinâmica de um sistema poderia ser reconstruída usando uma série de observações sobre o estado do sistema. Com o teorema de incorporação de Taken como ponto de partida, Kovács usa a incorporação de atraso de tempo para reconstruir uma trajetória de alta dimensão e, em seguida, identificar os pontos de recorrência, onde os corpos no espaço de fase estão próximos uns dos outros.
“Esses pontos especiais serão os vértices e as bordas da complexa rede”, disse Kovács. “Depois de ter a rede, você pode reprogramar esta rede para poder aplicar medidas como transitividade, duração média do caminho ou outras exclusivas dessa rede.”
Kovács testa a confiabilidade do método usando um sistema conhecido como modelo, o sistema de três corpos de Saturno, Júpiter e o Sol, e então o aplica ao sistema Kepler 36b e 36c. Seus resultados do sistema Kepler concordam com o que é conhecido.
“Estudos anteriores apontaram que o Kepler 36b e 36c é um sistema muito especial, porque a partir da simulação direta e das integrações numéricas, vemos que o sistema está à beira do caos”, disse Kovács. “Às vezes, isso mostra dinâmicas regulares e, em outros momentos, parece ser caótico.”
O autor planeja, em seguida, aplicar seus métodos a sistemas com mais de três corpos, testando sua escalabilidade e explorando sua capacidade de lidar com séries temporais mais longas e conjuntos de dados mais nítidos.
Publicado em 01/08/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-07-edge-chaos-method-exoplanet-stability.html
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