Det har gått nästan 350 år sedan Sir Isaac Newton beskrev rörelselagarna, hävdar "För varje åtgärd, det finns en lika och motsatt reaktion." Dessa lagar lade grunden för att förstå vårt solsystem och, mer allmänt, att förstå förhållandet mellan en massakropp och de krafter som verkar på den. Dock, Newtons banbrytande arbete skapade också en pickle som har förbryllat forskare i århundraden:The Three-Body Problem.

Efter att ha använt rörelselagarna för att beskriva hur planeten jorden kretsar runt solen, Newton antog att dessa lagar skulle hjälpa oss att beräkna vad som skulle hända om en tredje himlakropp, som månen, sattes till blandningen. Dock, i verkligheten, trekroppsekvationer blev mycket svårare att lösa.

När två (eller tre kroppar av olika storlek och avstånd) kretsar runt en mittpunkt, det är lätt att beräkna deras rörelser med hjälp av Newtons rörelselagar. Dock, om alla tre objekten är av jämförbar storlek och avstånd från mittpunkten, en maktkamp utvecklas och hela systemet kastas i kaos. När kaos uppstår, det blir omöjligt att spåra kropparnas rörelser med vanlig matematik. Ange trekroppsproblemet.

Nu, ett internationellt team, ledd av astrofysikern Dr Nicholas Stone vid Hebrew University of Jerusalems Racah Institute of Physics, har tagit ett stort steg framåt för att lösa denna gåta. Deras resultat publicerades i den senaste upplagan av Natur .

Stone och professor Nathan Leigh vid Chiles La Universidad de Concepción förlitade sig på upptäckter från de senaste två århundradena, nämligen att instabila trekroppssystem så småningom kommer att driva ut en av trion, och bildar ett stabilt binärt förhållande mellan de två återstående kropparna. Detta förhållande var i fokus för deras studie.

Istället för att acceptera systemens kaotiska beteende som ett hinder, forskarna använde traditionell matematik för att förutsäga planeternas rörelser. "När vi jämförde våra förutsägelser med datorgenererade modeller av deras faktiska rörelser, vi hittade en hög grad av noggrannhet, " delade Stone.

Medan forskarna betonar att deras resultat inte representerar en exakt lösning på trekroppsproblemet, statistiska lösningar är fortfarande extremt användbara eftersom de tillåter fysiker att visualisera komplicerade processer.

"Ta tre svarta hål som kretsar runt varandra. Deras banor kommer nödvändigtvis att bli instabila och även efter att en av dem har blivit utsparkad, vi är fortfarande väldigt intresserade av förhållandet mellan de överlevande svarta hålen, " förklarade Stone. Denna förmåga att förutsäga nya banor är avgörande för vår förståelse av hur dessa – och eventuella överlevande med tre kroppsproblem – kommer att bete sig i en nyligen stabil situation.