Calcular a forma como três coisas orbitam entre si é notoriamente complicado – mas um novo estudo pode revelar 12.000 novas formas de o fazer funcionar.
O problema dos três corpos é um quebra-cabeça notoriamente complicado em física e matemática, e um exemplo de quão complexo é o mundo natural. Dois objetos orbitando um ao outro, como um planeta solitário em torno de uma estrela, podem ser descritos com apenas uma ou duas linhas de equações matemáticas. Adicione um terceiro corpo e a matemática se tornará muito mais difícil. Como cada objeto influencia os outros com sua gravidade, calcular uma órbita estável onde todos os três objetos se dão bem é uma tarefa complexa.
Agora, uma equipe internacional de matemáticos afirma ter encontrado 12.000 novas soluções para o infame problema – um acréscimo substancial às centenas de cenários anteriormente conhecidos. O trabalho deles foi publicado como pré-impressão no banco de dados arXiv, o que significa que ainda não passou por revisão por pares.
Há mais de 300 anos, Isaac Newton escreveu suas leis fundamentais do movimento, e os matemáticos têm trabalhado em soluções para o problema dos três corpos praticamente desde então. Não existe uma única resposta correta; em vez disso, existem muitas órbitas que podem funcionar dentro das leis da física para três objetos em órbita.
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Ao contrário da simples volta do nosso planeta em torno do Sol, as órbitas do problema dos três corpos podem parecer distorcidas e emaranhadas, como pretzels e rabiscos. Os 12.000 objetos recém-descobertos não são exceção – os três objetos hipotéticos começam parados e, quando liberados, são puxados em várias espirais em direção uns aos outros por meio da gravidade. Eles então passam um pelo outro, afastando-se, até que a atração assume o controle e eles se unem novamente, repetindo esse padrão indefinidamente.
As órbitas “têm uma estrutura espacial e temporal muito bonita”, disse o principal autor do estudo, Ivan Hristov, matemático da Universidade de Sofia, na Bulgária, à New Scientist. Hristov e seus colegas descobriram essas órbitas usando um supercomputador e está confiante de que, com tecnologia ainda melhor, poderá encontrar “cinco vezes mais”.
Os sistemas de três corpos são bastante comuns no universo; existem muitos sistemas estelares com vários planetas, ou mesmo várias estrelas orbitando umas às outras. Em teoria, estas novas soluções poderiam revelar-se extremamente valiosas para os astrônomos que tentam explicar o cosmos. Mas eles só são úteis se forem estáveis, o que significa que os padrões orbitais podem repetir-se ao longo do tempo sem se desintegrarem, lançando um dos mundos componentes para o espaço. Só porque são teoricamente estáveis não significa que resistirão às muitas outras forças presentes num sistema estelar real.
“A sua relevância física e astronómica será melhor conhecida após o estudo da estabilidade – é muito importante”, disse Hristov.
Juhan Frank, um astrônomo da Universidade Estadual de Louisiana que não esteve envolvido no trabalho, está cético quanto à possibilidade de essas órbitas se tornarem estáveis. Eles “provavelmente nunca foram realizados na natureza”, disse ele à New Scientist. “Após uma interação orbital complexa, mas previsível, esses sistemas de três corpos tendem a se transformar em um terceiro corpo binário e em fuga, geralmente o menos massivo dos três.”
Não importa o que aconteça, essas soluções são uma maravilha matemática. Segundo Hristov, “estáveis ou instáveis – são de grande interesse teórico”.
Publicado em 24/09/2023 21h40
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