برهمکنشهای سه جسم در فضا تنها آشوب محض نیستند، بلکه الگوهای منظمی دارند که نتایج قابل پیشبینی ایجاد میکنند. دانشمندان حرکت دو جسم پرجرم تحت تأثیر جاذبه را به راحتی میتوانند پیشبینی کنند، اما اضافه شدن جسم سوم پیچیدگی را به شدت افزایش میدهد.
به گزارش دپارتمان اخبار علمی رسانه فناوری تکنا، وقتی سه جسم در فضا با هم تعامل دارند، مسیرهای پیچیده و اغلب غیرقابل پیشبینی شکل میگیرد که تعیین موقعیت آینده آنها را دشوار میسازد. این پدیده به عنوان قضیه سه جسم شناخته میشود که یکی از معروفترین مسائل حلنشده در ریاضیات و فیزیک نظری است. آلکساندرو آلبرتو ترانی، اخترفیزیکدان در انستیتو نیلز بور دانشگاه کپنهاگ، معتقد است این نظریه بیان میکند که برهمکنش سه جسم به طور آشفته و بدون نظم و کاملا جدا از نقطه آغاز تکامل مییابد.
یک مطالعه تازه از ترانی و تیم او نشان میدهد که قضیه سه جسم به اندازه تصور قبلی آشفته نیست و در واقع از برخی الگوهای منظم پیروی میکند. محققان به این الگوها جزایر نظم میگویند. میلیونها همانندسازی محققان ثابت میکند که در این آشوب، جزایر نظم وجود دارد که مستقیما به نحوه قرارگیری سه جسم نسبت به یکدیگر در زمان برخورد و همچنین شدت و زاویه برخورد آنها بستگی دارد.
برای درک دقیق قضیه سه جسم، ترانی نرمافزاری به نام سونامی را گسترش داد که همانندسازیهای برهمکنش سه جسم در فضا را اجرا میکند. سونامی در میان محاسبات، همه اصول بنیادی همانند جاذبه، نسبیت عام و غیره را در نظر میگیرد. با بهرهگیری از این نرمافزار، نویسندگان مطالعه میلیونها همانندسازی را برای بررسی نتایج انواع مختلف برخوردهای سه جسم اجرا کردند و حرکت و موقعیت اجسام متفاعل در موقعیتهای گوناگون را محاسبه کردند.
این آزمایش نتایج جالبی را نشان داد. به عنوان مثال، نویسندگان مطالعه متوجه شدند که جسمی که در نهایت بعد از برخورد از سیستم پرتاب میشود، طبق معمول جسمی با کمترین جرم است. با این حال، یک اتفاق کاملا آشفته نباید چنین نتایج یکنواختی ایجاد کند. همانندسازیهای سونامی یک نقشه نشاندهنده همه نتایج ممکن برهمکنشهای سه جسم در فضا را شکل داد. وقتی نویسندگان مطالعه این نقشه را به دقت بررسی کردند، چندین منطقه را کشف کردند که الگوهای منظم را برجسته میکرد.
نویسندگان مطالعه افزودند تحلیل ما مشخص میکند که مسیرهای منظم قسمت قابل توجهی از فضای فاز را اشغال میکنند که بسته به تنظیم اولیه از ۲۸٪ تا ۸۴٪ متغیر است. این جزایر نظم میتوانند به دانشمندان کمک کنند تا علم پشت برهمکنشهای سه جسم در فضا را بهتر درک کنند. علاوه بر این، میتواند رازهای گوناگون مرتبط با امواج گرانشی و جاذبه را نیز آشکار سازد، مطابق با اظهارات محققان.
