Описывающая гравитационные взаимодействия трёх объектов, задача трёх тел в течение многих последних лет оставалась загадкой для физиков. Недавно проведённые исследования наглядно продемонстрировали, что эта проблема является не столь неразрешимой, как предполагалось ранее. Подобное открытие, представленное в авторитетном журнале Astronomy & Astrophysics, способно серьёзно изменить понимание данной задачи.
Учёные, занимавшиеся этим исследованием, рассказали, что в процессе картирования вероятных решений задачи трёх тел на основе исходного положения объектов в хаосе были выявлены так называемые «островки стабильности», которые могут помочь экспертам с более высокой точностью предсказывать различные события, в том числе и столкновения чёрных дыр.
Описание гравитационных взаимодействий между двумя телами происходит с помощью уравнений, но в том случае, если добавляется третий объект, результаты становятся непредсказуемыми, поскольку движение приобретает хаотичный характер. В большинстве случаев одно из тел просто выбрасывается из системы, причём даже незначительные изменения массы, положения или скорости объектов могут значительно повлиять на исход.
В традиционном понимании учёные применяли статические методы для предсказания того, какое именно тело будет выброшено из системы. Однако команда учёных под руководством Алессандро Трани из Института Нильса Бора в Дании провела компьютерное моделирование задачи трёх тел и выяснила, что результаты не соответствуют предполагаемым статическим предсказаниям.
Своё исследование эксперты начали с системы из двух объектов, которые вращались вокруг друг друга, а также третьего объекта, который приближался из космоса. Специалисты выполнили свыше миллиона симуляций, меняя положение двух тел в системе и углы приближения третьего объекта. В результате учёные наблюдали, какое именно из трёх тел при разных переменных покидало систему.
В хаотичной системе даже незначительные изменения в положении и угле приближения третьего объекта должны были изменять исход. При этом учёные выяснили, что в некоторых диапазонах одно и то же тело из системы выбрасывалось каждый раз. Подобные «островки регулярности», как уверены эксперты, свидетельствуют о наличии зоны стабильности в хаотичной задаче трёх тел.
Выявленные стабильные области могут существенно усложнить прогнозы экспертов относительно трёхтелесных взаимодействий в космическом пространстве, поскольку стандартные статические способы, применяемые для анализа подобных взаимодействий, неспособны учесть одновременно области регулярности и хаоса.
Ещё по теме: