Científicos chinos han determinado con éxito 695 familias de órbitas periódicas del famoso problema de los tres cuerpos, que se remonta a Isaac Newton, utilizando el supercomputador TH-2.

El problema de los tres cuerpos consiste en determinar, en cualquier instante, las posiciones y velocidades de tres cuerpos, de cualquier masa, sometidos a atracción gravitacional mutua y partiendo de unas posiciones y velocidades dadas. Sus condiciones iniciales son 18 valores, consistentes para cada uno de los cuerpos en: sus 3 coordenadas de posición y las tres componentes de su velocidad.

Los estudios sobre el problema de los tres cuerpos condujeron al descubrimiento de la llamada dependencia de la sensibilidad de la condición inicial (SDIC) de los sistemas dinámicos caóticos.

Hoy en día, la dinámica caótica se considera ampliamente como la tercera gran revolución científica en la física en el siglo XX, comparable a la relatividad y la mecánica cuántica. Por lo tanto, los estudios sobre el problema de los tres cuerpos tienen un significado científico muy importante.

En 1890, Poincare determinó que las trayectorias de los sistemas de tres cuerpos son comúnmente no periódicas, es decir, no se repiten. Esto puede explicar por qué es tan difícil obtener las órbitas periódicas de los sistemas de tres cuerpos. En los 300 años desde que el problema de los tres cuerpos fue reconocido por primera vez, sólo se encontraron tres familias de órbitas periódicas.

En 2013, Suvakov y Dmitrasinovic hizo un gran avance, encontrando 13 nuevas órbitas periódicas distintas pertenecientes a 11 nuevas familias del problema newtoniano planar de tres cuerpos con masa igual y momento angular cero. Ahora, XiaoMing Li y ShiJun Liao en la Universidad Jiaotong de Shanghai, han determinado con éxito 695 familias de órbitas periódicas del mismo sistema planar newtoniano de los tres cuerpos utilizando el supercomputador TH-2 en Guangzhou.

Sus resultados han sido publicados en SCIENCE CHINA-Physics Mechanics & Astronomy.

Estas 695 órbitas periódicas incluyen la bien conocida familia de ocho encontrada por Moore en 1993, las 11 familias encontradas por Suvakov y Dmitrasinovic en 2013, y más de 600 nuevas familias informaron por primera vez.

Los dos científicos utilizaron la llamada simulación numérica limpia (CNS), una nueva estrategia numérica para simulaciones confiables de sistemas dinámicos caóticos, propuesta por el segundo autor en 2009, que se basa en un orden alto de series de Taylor y múltiples datos de precisión, más un control de convergencia / fiabilidad. El CNS puede reducir los errores de truncamiento y los errores de redondeo tan eficazmente que el ruido numérico es insignificante durante un intervalo de tiempo suficientemente largo, por lo que pueden obtenerse más órbitas periódicas del sistema de tres cuerpos.

Según los científicos, el descubrimiento de las más de 600 nuevas órbitas periódicas se debe principalmente al avance en la informática y al uso de la nueva estrategia de simulación numérica para sistemas dinámicos caóticos. Debe enfatizarse que se encuentran 243 órbitas periódicas nuevas más del sistema de tres cuerpos por medio del CNS. En otras palabras, si se usan algoritmos tradicionales con doble precisión, se perderían alrededor del 40% de las nuevas órbitas periódicas. Esto indica la novedad y originalidad del CNS, ya que cualquier nuevo método debe ofrecer algo nuevo, indica Science China Press.

Fuente: Europa Press