Astrónomo UdeC desarrolló una nueva forma de caracterizar el caos en sistemas gravitacionales

La metodología significará un gran aporte para el estudio de las órbitas de asteroides y de otros cuerpos menores del Sistema Solar.

Una nueva forma de estudiar el caos en sistemas gravitacionales es la que ofrece una investigación liderada por el doctor Alessandro Trani, académico del Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción (UdeC), publicada en la revista Astronomy and Astrophysics, que permite obtener una descripción mucho más completa del comportamiento caótico.

El método

Como ejemplo, hay que imaginar dos asteroides que parecen estar en el mismo lugar y viajar casi a la misma velocidad. Aunque la diferencia entre ellos sea mínima, con el tiempo sus trayectorias pueden separarse por millones de kilómetros, y ese comportamiento es lo que en matemáticas y física se conoce como caos: sistemas en los que una mínima variación en su estado inicial puede generar resultados completamente distintos. Estas manifestaciones también se conocen como efecto mariposa.

El Exponente de Lyapunov era la metodología utilizada para caracterizar el caos, y mide la velocidad en que se separan dos trayectoria inicialmente muy cercanas, y cuantifica el efecto mariposa.

Sin embargo, por sí solo, no siempre entrega una descripción completa acerca de la complejidad de la órbita de un cuerpo, ni de cómo evoluciona el comportamiento de un sistema. En ese escenario, Trani incorporó la Entropía de Shannon, medida que cuantifica el grado de incertidumbre de un sistema y permite describir cómo las trayectorias exploran el espacio disponible.

Al combinar los dos métodos se obtiene una visión mucho más completa del comportamiento caótico.

Sobre el caos aseguró que, gracias a las leyes de la física, es posible predecir teóricamente el futuro si se sabe el estado actual de un sistema. No obstante, no siempre es posible conocer esa condición con total precisión.

“Por ejemplo, podemos querer predecir la trayectoria futura de un asteroide para determinar si impactará la Tierra. Sin embargo, incluso una incertidumbre muy pequeña en su posición o velocidad inicial puede aumentar con el tiempo, hasta que dos condiciones iniciales casi idénticas produzcan trayectorias completamente diferentes”, agregó Trani.

Esto convierte al caos en un fenómeno tan difícil de estudiar, ya que la divergencia puede hacerse evidente sólo después de seguir la evolución de un sistema por un largo periodo y porque distintos métodos capturan diferentes aspectos del comportamiento caótico.

La nueva metodología abre nuevas posibilidades para estudiar la estabilidad a largo plazo de asteroides y otros cuerpos menores del Sistema Solar, también para analizar el movimiento de estrellas que orbitan el agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia.