В Солнечной системе была обнаружена обширная сеть невидимых энергетических структур - небесная супермагистраль, которую космические зонды будущего могут использовать для исследования далеких уголков солнечного пространства.

Эти скрытые энергетические структуры, называемые многообразиями, возникают в пространстве-времени из-за гравитационного взаимодействия массивных объектов, таких как планеты, сказала Наташа Тодорович, математик из Сербской Белградской астрономической обсерватории и ведущий автор статьи об открытии. Хотя астрономы давно знали о таких путях и даже использовали их для навигации по нашим небесным окрестностям, новое исследование выявило новую форму в этих многообразиях: «арки хаоса», которые образуют невидимую «декоративную структуру», которая развивается в течение десятилетий. И это открытие может помочь объяснить загадочное поведение комет и других мелких объектов, которые беспорядочно танцуют в этой части Вселенной и из нее.

По сути, многообразия - это космические экспресс-маршруты, которые возникают из-за сложного гравитационного притяжения между небесными объектами. «Гравитационный [manifolds] представляют собой просто каталог некоторых необычно выглядящих путей «свободного падения» через Солнечную систему », то есть путей, по которым кажется, что объект падает, как яблоко Ньютона, на путь, продиктованный гравитацией большого объекта, - сказал Шейн Росс, житель Вирджинии Аэрокосмический инженер Технического университета, который первым начал изучение этих структур.

\"Здесь, на Земле, близко к земле, пути свободного падения выглядят довольно скучно - набор прямых линий, указывающих на землю (для объектов, начинающихся из состояния покоя, например, падающей скалы), и параболических линий, если объекту была задана начальная горизонтальная скорость. как в бейсболе », - сказал в интервью Live Science Росс, не участвовавший в текущем исследовании. «Но представьте себе, что скала начинается дальше от Земли, на самом деле близко к Луне».

В этот момент схема гравитационных коридоров усложняется. Небольшой толчок может иметь большое значение - математики называют эту чувствительность хаосом. По мере того, как гравитация Земли и гравитация Луны становятся все ближе и ближе к уравновешиванию друг друга, хаос увеличивается, а многообразия становятся более сложными.

«Я понимаю единое многообразие как границу между хаосом и порядком», - сказал соавтор исследования Ди Ву, инженер-исследователь из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD).

Тодорович, Ву и Аарон Розенгрен, также инженер-исследователь в UCSD, изучали многообразия, исходящие из «точек Лагранжа» каждой планеты с Солнцем, которые являются точками, в которых силы тяжести двух массивных объектов могут объединяться, чтобы удерживать более мелкие объекты в фиксированном положении. в космосе относительно планеты.

Третий объект, вращающийся вокруг Солнца в точке Лагранжа, может показаться зависшим в космосе с точки зрения планеты из-за этого гравитационного эффекта.

Исследователи изучали эти многообразия, моделируя Солнечную систему на компьютере и отправляя через нее «тестовые частицы», похожие на тысячи крошечных воображаемых космических кораблей. Со временем пути, по которым следовали эти космические аппараты, показали истинную форму многообразий, исходящих из точек Лагранжа планет, таких как газовые гиганты.

Они обнаружили, что многообразия Юпитера образуют форму арки с более хаотическими многообразиями, окружающими наиболее упорядоченное центральное многообразие. Каждый новый год Юпитера Юпитер создает новую арку, и со временем они накапливаются. Коллекторы, следующие за Сатурном, Ураном и Нептуном, также образуют арки.

Эти изогнутые многообразия, вероятно, объясняют поведение астероидов и комет, которые имеют тенденцию зависать вокруг Юпитера, прежде чем неожиданно уйти в глубокий космос или погрузиться во внутренние области Солнечной системы.

В течение столетия в моделировании исследователей тысячи тестовых частиц, проходящих через точки Лангранжа Юпитера, изменили курс и устремились к Нептуну. Некоторые завершили это эпическое путешествие менее чем за десять лет.

По теме: 9 странных научных оправданий тому, почему люди еще не нашли инопланетян

Эти многочисленные изменения также могут объяснить, почему небольшие объекты, притягиваемые гигантской планетой, часто ведут себя предсказуемым образом - до тех пор, пока это не произойдет. Было замечено, что кометы вокруг Юпитера внезапно меняют свои орбиты после длительных периодов стабильности.

По словам Розенгрена, исследователи долгое время считали многообразия образующими «межпланетную супермагистраль». Поэтому неудивительно, что гравитация Юпитера может помочь объектам достичь глубокого космоса.

\"Однако уникальным аспектом нашего исследования, который до сих пор не наблюдался, является то, что [full] структура этой супермагистрали, - сказал Розенгрен Live Science. - Также обнаруживается удивительная глубина, с которой многообразия, исходящие из окрестностей Юпитера, могут проникать в солнечную систему.

Надеюсь, это новое понимание в конечном итоге приведет к более продвинутой навигации для космических миссий, сказал Розенгрен. Зонд, умело движущийся по аркам хаоса, может достичь пункта назначения намного быстрее и потреблять меньше топлива, чем современные зонды, которые полагаются на более грубые методы навигации, учитывающие только один основной источник гравитации (например, Юпитер или Солнце) за раз.

«Чтобы понять форму арки, необходимы дополнительные исследования», - сказал Розенгрен.

Кажется, что арки соединяются вместе в великолепной скрытой логике.

«Что касается того, почему они соединяются таким красивым узором, честно говоря, мы еще не имеем ни малейшего представления».

Невидимые `` арки хаоса \'\' охватывают солнечную систему