À partir de maintenant, 21 marsles 8 premiers épisodes de la série de science-fiction sont disponibles sur Netflix Le problème des trois corpsadaptation de la trilogie Mémoire du passé de la Terre de l'écrivain chinois Liu Cixin. La saison est signée par les auteurs David Benioff et DB Weiss (Game of Thrones) et Alexandre Woo (Vrai sang). L'intrigue raconte l'histoire d'un groupe de scientifiques qui entrent en contact avec une civilisation de Trisolaris, un système de trois étoiles liées par la gravité mutuelle. Le titre de la série (et du premier roman de la saga Cixin) reprend un problème classique d'astrodynamique et de mécanique orbitale, le problème à trois corps précisément, ce qui constitue un véritable casse-tête pour les physiciens et les astronomes depuis l'époque de Isaac Newton. Le problème consiste à déterminer l'évolution dynamique d'un système composé de trois objets qui interagissent par attraction gravitationnelle mutuelle. C'est beaucoup plus complexe qu'il n'y paraît à première vue, mais cela n'empêche pas systèmes à triple étoile comme Trisolaris pour exister réellement : en fait, il n'est pas nécessaire d'aller bien loin pour les trouver !
Quel est le problème des trois corps en physique
Le problème à trois corps consiste à déterminer comment trois objets en interaction se déplacent par attraction gravitationnelle mutuelle, une fois que les conditions initiales du système sont connues.
Comment tu fais ? Eh bien, pour décrire le force d'attraction gravitationnelle entre deux corps, nous avons une formule depuis 1687, année où Newton publia son grand opusintitulé Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, dans laquelle la branche de la physique que nous appelons aujourd’hui « mécanique classique » a été systématisée pour la première fois. Le scientifique anglais y décrit pour la première fois les principes de la dynamique encore utilisés aujourd'hui pour étudier le mouvement des corps, mais aussi les loi de la gravitation universelle. Nous l'avons tous étudié à l'école : deux corps ayant une masse s'attirent avec une force directement proportionnelle aux deux masses et inversement proportionnelle au carré de la distance entre leurs centres de gravité. Une fois connues les masses de deux corps, leurs positions initiales et leurs vitesses initiales, cette formule permet – avec un peu de mathématiques – de savoir ce qu'il adviendra de ce système au fil du temps.
Eh bien, c'est ce qu'on appelle problème à deux corpsdont la solution permet d'étudier, par exemple, comment les planètes se déplacent autour du Soleil. Si l'on veut, les lois de Kepler décrivent la solution au problème à deux corps lorsque l'un des deux est beaucoup moins massif que l'autre : le ce dernier orbite autour du premier le long d'une ellipse dont le foyer est le centre de gravité du système.
Mais que se passe-t-il si l’on ajoute un troisième organisme au système ? C'est le problème des trois corps, ndlr C'est là que ça se complique. Newton n’a pas réussi à trouver une formule pour décrire ce qui arrive à un système triple au fil du temps. En effet, à la fin du XIXe siècle, il a même été démontré que cette « formule magique » n'existait pas du tout : un système de ce type est chaotique et ainsi imprévisible à des fins pratiques. Il existe cependant des méthodes permettant de trouver des solutions approchées dans des cas particuliers.
Les « solutions » au problème des trois corps
La situation devient plus gérable lorsque l’un des trois corps est beaucoup moins massif que les deux autres. C'est ce qu'on appelle problème restreint à trois corpset c'est en fait un scénario de grande utilisation pratique: pensons par exemple à une sonde en orbite autour d'une planète. Si nous n’avions pas un moyen d’étudier cette situation, envoyer des vaisseaux spatiaux visiter d’autres planètes serait bien plus difficile ! Le problème restreint des trois corps s’avère également utile lorsque nous devons envoyer des télescopes spatiaux – comme le télescope spatial James Webb ou Euclide – vers des points gravitationnellement stables du système solaire.
Pour résoudre ce type de problème on utilise essentiellement la « Force brute »: en gros, on demande à des algorithmes spéciaux de résoudre des versions « simplifiées » des équations afin de trouver solutions approximatives. Avec une puissance de calcul suffisante, l’approximation peut être suffisamment bonne pour nous permettre de toujours avoir une description précise de la façon dont le système évolue au fil du temps.
Avec les adultes centres informatiques là où fonctionnent les supercalculateurs les plus puissants, nous pouvons faire encore plus. Ces structures (en Italie par exemple nous avons CINECA) peuvent exécuter les grandes simulations cosmologiques de notre univers, qui sont essentiellement des algorithmes qui résolvent d'énormes problèmes. problèmes un Non corpsOù Non peut également atteindre 15 milliardpour comprendre la formation et l'évolution des grandes structures cosmiques.
Existe-t-il vraiment des systèmes à trois étoiles ?
Le fait qu'il soit difficile d'étudier ce qui arrive à un système à trois étoiles comme Trisolaris ne veut pas dire qu'il est difficile d'en trouver un. Nous vivons dans un système stellaire avec une seule étoile – le Soleil – mais la plupart des systèmes stellaires (environ je trois quarts!) a deux étoiles ou plus. A ce jour, ils sont connus des centaines de systèmes triples d'étoiles et nous connaissons des systèmes qui atteignent jusqu'à 9 étoiles!
En effet, le système triple le plus proche de nous est précisément le système stellaire le plus proche jamais créé. Parlons de Alpha Centauri, à environ 4,2 années-lumière de nous. Elle est composée de deux étoiles assez semblables au Soleil (Alpha Centauri A et Alpha Centauri B) qui forment un couple assez rapproché autour duquel orbite à grande distance une troisième étoile (Proxima Centauri, l'étoile la plus proche de nous). Il y en a au moins deux dans ce système planètes extrasolaires.
Presque tous les systèmes d'étoiles triples sont organisés comme ceci : une étoile lointaine en orbite autour d'un système binaire de deux étoiles. Ceux-ci sont appelés systèmes triples hiérarchiques. Cette configuration est en effet très stable: trois étoiles proches ont plutôt tendance à se perturber jusqu'à ce que l'une des trois « éclaboussures » sorte du système. Systèmes triples non hiérarchiques (appelés trapèze) aura donc tendance à être très jeune.
Un autre triple système est également visible à l'œil nu dans notre ciel : il s'agit Alpha Ursae Minorisle système dans lequel le étoile polaire qui indique le Nord. Cette étoile supergéante est techniquement appelée Polaris Aa et a une compagne très proche (Polaris Ab) et une autre (Polaris B) qui orbite autour des deux à grande distance.
Il existe également un triple système très particulier, appelé H.R.6819dont l'un des corps n'est pas une étoile mais un trou noir !
