Нове рішення задачі трьох тел обнадіяла і здивувало астрономів
Мілован Шуваков (Milovan &Scaron-uvakov) і Велько Дмітрашіновіч (Veljko Dmitra&scaron-inovi ) з Інституту фізики (Белград, Сербія) представили щось дивовижне - тринадцять (!) нових сімейств приватних рішень завдання трьох тіл. Щоб читач точніше оцінив масштаб скоєного, нагадаємо, що завдання трьох тіл виникла в XVII столітті, коли Ісаак Ньютон спробував застосувати свою теорію всесвітнього тяжіння до реальних небесних тіл і отримав дуже неприємну картину. Якщо система двох тіл (типу Земля - Місяць), що називається, «витанцьовувалася» і могла бути стійкою, то включення в неї Сонця не приводило до рішення, яке дозволяло б цій системі існувати довго.
Ряд класичних (зліва) рішень проблеми трьох тіл і, для порівняння, одна з нових рішень сербських дослідників (праворуч) (тут і нижче іл. Milovan &Scaron-uvakov, Veljko Dmitra&scaron-inovi ).
Ньютон, натурально, був дещо здивований: наявність і Сонця, і Місяця на небі Землі показувало, що рішення все-таки існує, ось тільки знайти його, незважаючи на неабиякі розумові здібності, великому вченому так і не вдалося. Вже в XIX-XX століттях було показано, що задача, взагалі кажучи, в загальному вигляді не вирішується, а можливі лише приватні рішення для тих чи інших початкових умов (тобто якогось певного взаємного розташування і швидкостей тіл). І тільки тоді система трьох тіл буде зберігатися, а кожне з тіл - повертатися в одні і ті ж точки, без чого стійка система начебто неможлива.
Ще до цього, в XVIII столітті, було знайдено п`ять таких приватних рішень, зараз об`єднуються в сімейство Ейлера - Лагранжа. У минулому столітті навіть за допомогою штучних обчислювальних потужностей вдалося ввести лише два нових сімейства приватних рішень.
І ось серби запропонували відразу тринадцять нових сімейств рішень, тобто набагато більше, ніж їх вдалося знайти за попередні три з чвертю століття. Як? Дослідники заявляють, що це вийшло ненавмисно. Вони взяли існуючі приватні рішення і ввели їх в комп`ютерну симуляцію. А потім злегка змінювали початкові умови до тих пір, поки не повчили новий тип орбіт для системи трьох тіл.
«Те, що ми робили, - це саме нехитре рішення, яке тільки можна уявити, - пояснює Велько Дмітрашіновіч. - Ми були шоковані, коли виявили всі ці речі [нові сімейства рішень], і були ще більше шоковані, коли з`ясувалося, що до нас їх ніхто не знайшов ».
Нові рішення проблеми трьох тіл, представлених як орбіти реального вигляду.
Зараз автори роботи вивчають, наскільки стійкі такі орбіти до коливань - впливів, часто випадковим, сторонніх тіл. Якщо нові сімейства покажуть, що засновані на них орбіти стійкі, вчені планують здійснити їх пошук в реальному житті, спочатку на прикладі тіл Сонячної системи, а в перспективі - і на екзопланетах.
Сьогодні вважається, що в реальному астрономії спостерігається тільки один приклад стійкої системи трьох тіл - система Сонце - Юпітер - троянський астероїд. Якщо стійкість рішень буде підтверджена, цей список може значно поповнитися.
Звіт про дослідження прийнято до публікації в журналі Physical Review Letters, а з його препринтом можна ознайомитися тут.
