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Clasificación orbital en el problema de los 3 cuerpos restringido aplicado al sistema Sol-Júpiter-Satélite

Resumen en español

El problema de los n-cuerpos es un problema de física que intenta determinar los movimientos individuales de un conjunto de partículas, formulado matemáticamente por primera vez por Newton en su obra principia. Teniendo en cuenta que la fuerza de gravedad es la única responsable del movimiento de los cuerpos celestes no masivos, las interacciones gravitacionales quedan expresadas en términos de ecuaciones diferenciales de segundo orden, es decir, se obtienen 2n ecuaciones diferenciales de primer orden. El caso 𝑛 = 3 fue el problema más estudiado después del siglo XIX, buscando, principalmente, encontrar soluciones analíticas para casos generales (Musielak & Quarles, 2017). El problema de 3-cuerpos no cuenta con solución analítica (no existe una formula exacta con la cual calcular la posición y velocidad de los 3 cuerpos todo el tiempo) ya que a finales del siglo XIX Burns (1887) demostró que no existían cantidades conservadas que permitan expresar las posiciones y velocidades de los 3 cuerpos en forma de funciones algebraicas y por lo tanto solo existían soluciones específicas del problema. La falta de soluciones al problema general de 3-cuerpos dio origen al problema de los n-cuerpos restringidos. Estos corresponden a casos particulares en los que (𝑛 − 1)-cuerpos interactúan entre sí por las fuerzas gravitatorias y un cuerpo con masa infinitesimal se mueve en presencia de los (𝑛 − 1)-cuerpos en el sistema, sin perturbar su movimiento. El problema de los 3-cuerpos restringidos consta de dos cuerpos con masa finita que se mueven órbitas predefinidas (circular o elíptica), mientras que el tercer cuerpo con masa infinitesimal se mueve en presencia de estos dos primarios masivos (Musielak & Quarles, 2014). Aunque este problema no cuenta con solución analítica (no existe una formula exacta con la cual calcular la posición y velocidad de los tres cuerpos todo el tiempo), este modelo se utiliza frecuentemente para modelar el sistema Sol-Júpiter-satélite.