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Des «  arches du chaos  » invisibles traversent le système solaire

Un vaste réseau de structures énergétiques invisibles a été découvert dans le système solaire – une autoroute céleste que les futures sondes spatiales pourraient utiliser pour explorer des recoins lointains de l’espace solaire.

Ces structures énergétiques cachées, appelées variétés, émergent dans espace-temps en raison de l’interaction gravitationnelle d’objets massifs comme les planètes, a déclaré Nataša Todorović, mathématicien à l’Observatoire astronomique serbe de Belgrade et auteur principal d’un article sur la découverte. Alors que les astronomes connaissent depuis longtemps de telles voies, et les ont même utilisées pour naviguer dans notre voisinage céleste, la nouvelle étude a révélé une nouvelle forme dans ces variétés: des « arches du chaos » qui forment une « structure ornementale » invisible qui évolue au fil des décennies. Et cette découverte pourrait aider à expliquer le comportement mystérieux des comètes et autres petits objets qui dansent de manière erratique dans et hors de cette partie de l’univers.

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Les manifolds sont essentiellement des voies express cosmiques qui émergent de l’attraction gravitationnelle complexe entre les objets célestes. « Gravitationnel [manifolds] sont simplement un catalogue de quelques chemins de «  chute libre  » à l’aspect inhabituel à travers le système solaire, « ce qui signifie des chemins où un objet semble tomber, comme la pomme de Newton, sur un chemin dicté par la gravité d’un gros objet, a déclaré Shane Ross, un Virginie Ingénieur aérospatial de l’Université Tech qui a été le pionnier de l’étude de ces structures.

« Ici sur Terre, près du sol, les chemins de chute libre semblent plutôt ennuyeux – une collection de lignes droites pointant vers le sol (pour les objets partant du repos, comme une pierre tombante) et de lignes paraboliques si l’objet a reçu une vitesse horizontale initiale , comme une balle de baseball « , a déclaré Ross, qui n’était pas impliqué dans l’étude actuelle, à 45Secondes.fr. « Mais imaginez un rocher partant plus loin de la Terre, en fait près de la Lune. »

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À ce stade, la disposition des couloirs gravitationnels devient plus complexe. Un petit coup de pouce pourrait faire une grande différence – une sensibilité que les mathématiciens appellent le chaos. Comme le la gravité de la Terre et la gravité de la lune se rapprochent de plus en plus de l’équilibre, le chaos augmente et les variétés se complexifient.

«Je comprends qu’une seule variété est la frontière entre le chaos et l’ordre», a déclaré le co-auteur de l’étude Di Wu, chercheur en génie à l’Université de Californie à San Diego (UCSD).

Todorović, Wu et Aaron Rosengren, également chercheur en ingénierie à l’UCSD, ont étudié les variétés émanant des « points de Lagrange » de chaque planète avec le soleil, qui sont les points où les gravités des deux objets massifs peuvent se combiner pour maintenir des objets plus petits dans une position fixe dans l’espace par rapport à la planète.

Une animation montre comment les points de Lagrange (numérotés) d'une planète (bleu) se déplacent avec la planète lorsque la planète orbite autour du soleil.

Une animation montre comment les points de Lagrange (numérotés) d’une planète (bleu) se déplacent avec la planète lorsque la planète orbite autour du soleil. (Crédit d’image: Anynobody, Wikimedia commons / CC BY-SA 3.0)

Un troisième objet en orbite autour du soleil à un point de Lagrange semblerait suspendu dans l’espace du point de vue de la planète à cause de cet effet gravitationnel.

Les chercheurs ont étudié ces variétés en simulant le système solaire sur un ordinateur et en envoyant des «particules de test» à travers lui, comme des milliers de minuscules engins spatiaux imaginaires. Au fil du temps, les chemins suivis par ces engins spatiaux ont révélé la véritable forme des collecteurs émanant des points de Lagrange des planètes telles que les géantes gazeuses.

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Ils ont découvert que les variétés de Jupiter créent une forme d’arc, avec des variétés plus chaotiques entourant la variété centrale la plus ordonnée. Chaque nouvelle année jovienne, Jupiter produit un nouvel arc, et ils s’accumulent avec le temps. Les variétés suivant Saturne, Uranus et Neptune produisent également des arcs.

Les arcs de chaos de Jupiter sont représentés graphiquement se développant au cours des années dans la simulation.

Les arcs de chaos de Jupiter sont représentés graphiquement se développant au cours des années dans la simulation. (Crédit d’image: Science Advances)

Ces variétés arquées expliquent probablement le comportement des astéroïdes et des comètes qui ont tendance à pendre autour de Jupiter avant de sauter de manière inattendue dans l’espace lointain ou de plonger dans le système solaire interne.

Au cours d’un siècle dans la simulation des chercheurs, des milliers de particules de test passant par les points de Langrange de Jupiter ont changé de cap et ont explosé vers Neptune. Certains ont terminé ce voyage épique en moins d’une décennie.

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Ces multiples changements pourraient également expliquer pourquoi les petits objets tirés par une planète géante se comportent souvent de manière prévisible – jusqu’à ce qu’ils ne le fassent pas. Des comètes autour de Jupiter ont été observées changer soudainement d’orbite après de longues périodes de stabilité.

Les chercheurs ont longtemps pensé aux variétés comme formant une « autoroute interplanétaire », a déclaré Rosengren. Il n’est donc pas surprenant que la gravité de Jupiter puisse aider les objets à atteindre l’espace lointain.

« L’aspect unique de nos recherches, cependant, et ce qui n’a pas été observé jusqu’à présent, est le [full] structure de cette autoroute « , a déclaré Rosengren à 45Secondes.fr. » Ce qui est également révélé est la profondeur surprenante à laquelle les variétés émanant du voisinage de Jupiter peuvent imprégner le système solaire.  »

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Espérons que cette nouvelle compréhension conduira à terme à une navigation plus avancée pour les missions spatiales, a déclaré Rosengren. Une sonde chevauchant de manière experte les arches du chaos pourrait atteindre sa destination beaucoup plus rapidement et utiliser moins de carburant que les sondes actuelles, qui reposent sur des techniques de navigation plus brusques qui ne représentent qu’une seule source de gravité majeure (comme Jupiter ou le soleil) à la fois.

« Davantage de recherches sont nécessaires pour comprendre la forme de la voûte », a déclaré Rosengren.

Les arches semblent s’articuler dans une logique magnifique et cachée.

« Quant à savoir pourquoi ils se connectent dans un si beau modèle, franchement, nous n’avons pas encore la moindre idée. »

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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