악명 높은 삼체 문제에 대한 12,000개의 새로운 솔루션을 얻었습니다.

1687년에 아이작 뉴턴은 우주 운동과 중력의 법칙을 공식화하여 별, 달, 멀리 떨어진 행성의 움직임을 밝혀 주었습니다.

뉴턴의 선구적인 연구는 일순간에 태양, 달, 지구와 같은 혼돈의 삼원계를 통제하기 위한 수세기에 걸친 수학적 해법을 촉발시켰으며, 연구자들은 오늘날까지도 여전히 이 문제에 대해 고민하고 있습니다.

불가리아 소피아 대학의 이반 흐리스토프(Ivan Hristov)와 그의 동료들은 뉴턴 시대부터 세 개의 천체가 안정된 춤을 추며 서로를 던지며 어떻게 고정되어 있는지 설명하기 위한 해결책을 찾으려고 노력해 온 천문학자와 수학자 중 가장 최근에 왔습니다. 충돌하거나 우주로 발사되지 않고 상호 중력을 유지합니다. .

딜레마라고 불리는 삼체 문제그것은 중력적으로 얽힌 세 개의 물체로 확장됩니다. 이 솔루션을 통해 천문학자들은 초기 위치와 속도를 고려하여 이러한 물체의 예상 움직임을 플롯할 수 있습니다.

간단해 보일 수도 있지만 제3의 신체를 2체 시스템에 적용하면 이러한 움직임을 예측하기가 훨씬 더 어려워집니다. 슈퍼컴퓨터 신경망이 확실히 도움이 되었습니다.

이제 Hristov와 그의 동료들은 뉴턴 법칙의 한계 내에서 작동하고 3개의 동일한 질량을 갖는 3체 시스템에 대한 12,409개의 궤도 패턴을 보고했습니다. 아직 동료 검토를 거치지 않았지만 그럼에도 불구하고 건전한 논쟁을 불러일으킬 수 있는 솔루션의 수가 놀라울 정도로 많습니다.

삼체 문제에 대한 포괄적이고 포괄적인 해결책은 발견되지 않았습니다. 대부분의 시스템은 예측하기 어려운 혼란스러운 움직임을 초래합니다.

그러나 이번 최신 연구와 마찬가지로 시스템이 특정 조건에서 작동하는 특별한 경우에 대한 일련의 솔루션이 발견되었습니다. 그러나 일부는 다른 것보다 실제 천문학과 더 관련이 있습니다.

이 최신 솔루션 배치는 세 개의 물체가 서로의 중력 클러치에 “떨어지기” 전에 처음에는 고정되어 있는 시스템을 위한 것입니다. 따라서 솔루션이 호기심 많은 수학자들을 만족시킬 수는 있지만 실제 적용 사례는 거의 없을 것입니다.

루이지애나 주립대학의 물리학자인 요한 프랭크(Johann Frank)는 “대부분은 자연에서는 결코 달성할 수 없을 정도로 정확한 초기 조건을 요구합니다.”라고 말했습니다. 말하다 저널리스트 매튜 스파크스 새로운 세계.

그러나 Hristov와 그의 동료들은 슈퍼컴퓨터를 사용하여 이전 작업을 기반으로 했습니다. 2019년에 출판됐어요특히 자유 낙하 삼체 문제에 대한 300개 이상의 새로운 주기 궤도 계열을 발견했습니다.

Kristof와 동료들에 따르면“이 작업에는 부족한 점이 많이 남아 있습니다.” 그래서 그들은 자유 낙하 시스템의 물체가 닫힌 궤도에 떨어지지 않고 열린 경로를 따라 진동한다는 수학적 논쟁을 해결하려고 했습니다. 그러나 흐리스토프와 동료들의 연구는 무작위적인 물체가 아닌 동일한 질량의 세 물체를 고려한다는 점에서 다릅니다.

자유낙하 궤도는 “천문학적으로 흥미로울 수 있다”고 Hristov와 그의 동료들은 말했습니다. 그는 쓴다. 먼 물체나 태양풍의 영향을 고려할 때 새로운 솔루션이 얼마나 안정적인지에 따라 다르지만.

Frank는 삼체 시스템이 붕괴되는 경향이 있다고 Frank는 말합니다. 여기서 두 물체는 이진 시스템으로 결합되어 세 번째 질량을 뿜어냅니다.

지금으로서는 적어도 흐리스토프는 공정하다 축하 예상되는 궤도의 아름다움 속에서. “안정적이든 불안정적이든 – 그것은 이론적으로 매우 흥미롭습니다.” 말하다 스파크. “그들은 매우 아름다운 공간적, 시간적 구조를 가지고 있습니다.”

공부였어요 arXiv에 게시됨 동료 검토 전.