Natuurkundigen worstelen al eeuwen met een ongemakkelijke waarheid over de natuur: wanneer ze onderweg drie sterren tegenkomen, kunnen astronomen hun locatie en snelheid meten in nanometers en milliseconden, en dat zou niet genoeg zijn om het lot van de ster te voorspellen.
Maar de ruimte verenigt vaak een drietal sterren en zwarte gaten. Als astrofysici de regio's waar hemellichamen samensmelten tot clusters volledig willen begrijpen, moeten ze het 'probleem met drie lichamen' onder ogen zien. Hoewel de uitkomst van een enkele gebeurtenis met drie lichamen onbekend is, ontdekken onderzoekers hoe ze de reeks uitkomsten van grote groepen interacties met drie lichamen kunnen voorspellen.
In de afgelopen jaren hebben verschillende groepen ontdekt hoe ze statistische voorspellingen kunnen doen van hypothetische botsingen tussen drie lichamen. Nu vereenvoudigt een nieuw perspectief, ontwikkeld door natuurkundige Barak Kohl, het veronderstelde "drielichamenprobleem" door het vanuit een nieuw, abstract perspectief te bekijken. Het resultaat geeft enkele van de meest nauwkeurige voorspellingen.
Ook interessant:
- Natuurkundigen hebben een laser gemaakt om antimaterie te controleren
- Kan donkere materie bestaan uit oerzwarte gaten? Wat denken astrofysici?
Wanneer de zwaartekracht twee objecten naar elkaar toe trekt, zijn de mogelijke resultaten eenvoudig. Objecten kunnen elkaar naderen of ze kunnen in een elliptische baan rond een gemeenschappelijk massamiddelpunt terechtkomen. Isaac Newton was in staat om al in de 1600e eeuw korte vergelijkingen op te schrijven die deze bewegingen vastlegden.
Maar als een ster nadert een paar sterren die al om elkaar heen draaien, alle weddenschappen zijn uitgeschakeld. Het "extra derde" kan op een voorspelbare manier naderen. Of het kan in een strijd terechtkomen en een periode van furieuze loops en wendingen beginnen die momenten of jaren kan duren. De furore neemt immers altijd af als een van de drie sterren zich losmaakt van de andere twee.
Dan volgt een van de twee scenario's: als de derde ster genoeg energie heeft, zal hij geleidelijk weggaan, waardoor het paar in harmonie kan leven. Of, als dat niet gebeurt, zal het derde object alleen wegvliegen om een ander paar sterren te vinden en de cyclus opnieuw te beginnen.
Nu in een nieuwe context fysica konden de chaos in hun belang gebruiken. Voor een chaotisch systeem is er niet één mogelijke uitkomst, maar meerdere. Dit betekent dat als je een systeem met drie lichamen in de loop van de tijd laat evolueren, het elk mogelijk chaotisch pad zal verkennen en uiteindelijk elke knusse hoek van een of ander chaotisch gebied van zijn faseruimte zal bereiken. Wat betreft het probleem met drie lichamen, wetenschappers kunnen statistisch berekenen waar elk lichaam zou kunnen eindigen door nauwkeurig het volume binnen zijn faseruimte te berekenen, wat een chaotische beweging is.
Lees ook: