doi.org/10.1051/0004-6361/202449862
Credibilidade: 989
#3 corpos
Um novo estudo está desafiando o entendimento tradicional do famoso “Problema dos Três Corpos”, mostrando que as interações gravitacionais entre três objetos massivos podem apresentar padrões surpreendentemente regulares.
Quando três objetos massivos se encontram no espaço, eles se influenciam mutuamente pela gravidade de maneiras que costumam evoluir de forma imprevisível, resultando em um comportamento caótico. Esse é o entendimento convencional. No entanto, um pesquisador da Universidade de Copenhague descobriu que, muitas vezes, esses encontros fogem do caos total e apresentam padrões regulares, com um dos objetos frequentemente sendo expulso rapidamente do sistema. Essa descoberta pode ser crucial para a compreensão de ondas gravitacionais e outros fenômenos cósmicos.
Explorando o Caos Cósmico e os Mistérios Matemáticos:
Atualmente, o problema dos três corpos ganhou popularidade graças à série de ficção científica “3-Body Problem”, baseada em uma série de romances chineses de Liu Cixin, que apresenta um sistema estelar onde três estrelas orbitam umas às outras, criando situações caóticas e imprevisíveis.
Desde que Isaac Newton, o “pai da gravidade”, descreveu pela primeira vez esse problema, os cientistas se intrigam com ele. Enquanto as interações entre dois objetos no espaço são previsíveis, a adição de um terceiro objeto torna o encontro extremamente complexo e caótico.
“O Problema dos Três Corpos é um dos problemas mais famosos e insolúveis em matemática e física teórica. A teoria sugere que quando três objetos se encontram, a interação evolui de forma caótica, sem regularidade e desconectada do ponto de partida. Mas, em nossas milhões de simulações, descobrimos que há lacunas nesse caos – “ilhas de regularidade? – que dependem diretamente de como os três objetos estão posicionados e de sua velocidade e ângulo de aproximação”, explica Alessandro Alberto Trani, do Instituto Niels Bohr, na Universidade de Copenhague.
Novos Caminhos para Modelos Astrofísicos:
Trani espera que essa descoberta leve a modelos astrofísicos mais precisos, pois o Problema dos Três Corpos não é apenas uma questão teórica. Encontros de três objetos no universo são comuns e a compreensão dessas interações é essencial.
“Para entender ondas gravitacionais, que são emitidas por buracos negros e outros objetos massivos em movimento, é crucial compreender as interações desses buracos negros quando se encontram e se fundem. Forças imensas estão em jogo, especialmente quando três deles se encontram. Portanto, entender esses encontros pode ser a chave para compreender fenômenos como ondas gravitacionais e muitos outros mistérios fundamentais do universo”, diz o pesquisador.
Curiosidade
Um Problema com Quatro Corpos”
Durante a pandemia, Trani iniciou um projeto paralelo para investigar universos fractais dentro do Problema dos Três Corpos. Foi nesse momento que ele teve a ideia de mapear os resultados em busca de regularidades.
Ele já conhecia o famoso problema desde seus estudos, mas não tinha explorado as obras de ficção, como a série da Netflix ou o romance “O Problema dos Três Corpos”, de Liu Cixin. Por curiosidade, ele se familiarizou com a trama e concluiu que, na verdade, ela lida com um “Problema dos Quatro Corpos”.
“Pelo que entendo, envolve um sistema estelar com três estrelas e um planeta, que é frequentemente jogado em desenvolvimentos caóticos. Tal sistema seria melhor definido como um Problema dos Quatro Corpos. No entanto, de acordo com minhas simulações, o resultado mais provável é que o planeta seria rapidamente destruído por uma das três estrelas, tornando-se, assim, um Problema dos Três Corpos”, comenta o pesquisador com um sorriso.
Um Tsunami de Simulações
Para investigar o fenômeno, Trani criou seu próprio programa de software, chamado Tsunami, capaz de calcular os movimentos de objetos astronômicos com base no conhecimento que temos sobre as leis da natureza, como a gravidade de Newton e a relatividade geral de Einstein. Ele executou milhões de simulações de encontros entre três corpos dentro de parâmetros definidos.
Os parâmetros iniciais incluíam as posições de dois dos objetos em sua órbita mútua – ou seja, sua fase ao longo de um eixo de 360 graus – e o ângulo de aproximação do terceiro objeto.
Revelando Padrões em Meio ao Caos Cósmico:
As milhões de simulações exploraram todas as combinações possíveis dentro desse quadro. Os resultados formaram um “mapa” dos resultados concebíveis, com “ilhas de regularidade” emergindo nesse mar de caos.
Se o Problema dos Três Corpos fosse puramente caótico, veríamos apenas uma mistura de pontos indistinguíveis, sem qualquer ordem discernível. No entanto, essas “ilhas” mostram que, em certas condições, o sistema se comporta de forma previsível.
Desafios e Oportunidades na Pesquisa Astrofísica:
Essa descoberta oferece uma grande oportunidade para entender melhor um fenômeno até então impossível de prever. No curto prazo, porém, ela representa um desafio para os pesquisadores, que já sabem calcular o caos puro com métodos estatísticos. Quando o caos é interrompido por regularidades, os cálculos se tornam mais complexos.
“Quando algumas regiões desse mapa de possíveis resultados se tornam regulares, isso atrapalha os cálculos de probabilidade, levando a previsões imprecisas. Nosso desafio agora é aprender a combinar métodos estatísticos com os cálculos numéricos, que oferecem alta precisão quando o sistema se comporta de maneira regular”, diz Trani.
Nesse sentido, os resultados representam um novo começo para a ciência, com a promessa de uma compreensão muito mais profunda a longo prazo.
Publicado em 15/10/2024 00h39
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