O problema dos três corpos é um desafio fundamental na física e na astronomia, descrevendo um sistema de três objetos que exercem forças gravitacionais entre si. Embora pareça simples à primeira vista, é uma questão notoriamente complexa que, segundo Billy Quarles, dinamicista planetário da Universidade Estadual de Valdosta na Geórgia, foi “a primeira preocupação real de Newton”.
Em um sistema de dois corpos, como um planeta e uma estrela, calcular seus movimentos é relativamente direto. Geralmente, esses objetos orbitam em torno de seu centro de massa de forma previsível. No entanto, a adição de um terceiro corpo, como outra estrela, aumenta significativamente a complexidade do sistema. A atração gravitacional do terceiro corpo perturba as órbitas dos outros dois, tornando suas trajetórias muito menos previsíveis.
O movimento dos três corpos depende crucialmente de seu estado inicial – suas posições, velocidades e massas. Uma pequena alteração em qualquer uma dessas variáveis pode resultar em um comportamento completamente diferente do sistema. Shane Ross, matemático aplicado da Virginia Tech, compara isso a caminhar em uma crista de montanha, onde uma pequena mudança na posição inicial pode levar a resultados drasticamente diferentes.
A dificuldade fundamental do problema dos três corpos reside na falta de restrições suficientes para resolver o sistema com equações analíticas. No entanto, algumas soluções específicas foram encontradas. Por exemplo, em condições iniciais muito precisas, três corpos de massa igual podem seguir uma trajetória em forma de oito. Tais soluções ordenadas são, no entanto, exceções raras em sistemas reais no espaço.
Certas condições podem simplificar o problema dos três corpos. Um exemplo é o caso “Tatooine”, referindo-se ao planeta fictício de “Star Wars” que orbita dois sóis. Se o planeta estiver suficientemente distante, orbitando ambas as estrelas como se fossem um único objeto, o problema pode ser aproximado ao caso mais simples de dois corpos.
Na maioria dos casos, porém, as órbitas dos três corpos nunca se estabilizam completamente. O problema dos três corpos frequentemente se “resolve” de maneira dramática: as forças gravitacionais podem causar a colisão de dois dos corpos ou ejetar um deles do sistema permanentemente. Este último cenário é uma possível fonte de “planetas errantes” que não orbitam nenhuma estrela.
Quando soluções analíticas falham, os cientistas recorrem a simulações computacionais para aproximar os movimentos dos corpos em sistemas de três corpos específicos. Isso permite prever o movimento de foguetes lançados em órbita terrestre ou o destino de planetas em sistemas com múltiplas estrelas.
