De Newton al caos: las reglas invisibles que mueven el universo

A fines de 2024, el telescopio ATLAS en Río Hurtado, Chile, descubrió la presencia de un asteoride a 43 millones de kilómetros con la posibilidad de que impacte sobre la Tierra en 2032 lo que despertó la preocupación de todo el mundo. Sin embargo, en los últimos días días esto quedó desestimado por cambios en su trayectoria debido a una serie de factores que alteran el comportamiento de estos cuerpos rocosos.

Para entender cómo se proyectan las órbitas espaciales, desde el Sistema de Medios Públicos dialogamos con la Licenciada en Astronomía, Paula Álvarez, que explicó, desde la física, la complejidad de este proceso

Primero, la probabilidad de un impacto fue creciendo pero luego empezó a disminuir hasta llegar a 0%. Este vaiven no es más que lo que sucede en el medio de cualquier investigación a medida que se van recopilando datos y se empieza a tener mayores certezas sobre lo que se está estudiando.

Por eso, el primer punto al que hace referencia Álvarez es la Ley de Gravitación Universal de Isaac Newton, que explica por qué dos objetos que interactúan gravitacionalmente se mueven de esa forma. “Lo que va a determinar el movimiento de un objeto dentro del sistema solar es la sumatoria de todas las fuerzas de gravedad que se generan entre ese objeto y cada uno de todo el resto de los objetos del sistema. Con lo cual tenemos que poder calcular la fuerza de cada uno, sumar todo y eso lo que demanda es mucha capacidad numérica y de análisis de datos”.

Esto no significa que ante cualquier pequeña variación interna de cualquier cuerpo genere una consecuencia en otro. “Si acá hay un terremoto o una erupción volcánica eso no va a afectar nuestra velocidad de rotación ni la forma en la que se constituye nuestra órbita. Por lo tanto, si el movimiento hacia afuera es el mismo no tendía que afectar a los demás”, explicó la especialista.

Lo que si puede suceder es que los asteroides estén en resonancia con un planeta, lo que significa que sus órbitas están relacionadas. “Planetas como Júpiter o Saturno, que son muy masivos, tienen una alta capacidad de modificar las órbitas de otros objetos por medio de esta fuerza de interacción gravitacional. Entonces, lo que puede pasar es que alguna de esas resonancias hagan que uno que venía como acoplado al movimiento se cruce con otro que no es resonante, es decir independiente del resto”, especificó.

El problema los tres cuerpos

Si se pensara de forma aislada al Sol y la Tierra como si no existiera más nada en toda la galaxia se podría describir con absoluta precisión como sería la órbita, el problema comienza cuando empiezan a sumarse elementos. “Con dos objetos puedo hacer cálculos que son bastante sencillos, no es nada demasiado complejo. Cualquier estudiante de física uno de cualquier carrera del área de exactas lo va a poder resolver, pero cuando empiezo a agregar las cosas se ponen complicadas“.

A esto, la licenciada agregó: “Tenemos una versión que se conoce como ‘El problema de los tres cuerpos’ que nos dice que si yo tengo dos objetos que son mucho más masivos que el tercero, a ese tercero puedo hacerle algunas simplificaciones en las ecuaciones y resolverlo igual en una hoja de papel. Pero ya cuando la masa de ese  objeto es suficiente como para tenerlo en cuenta, hay otra complejidad porque ya las soluciones que voy a encontrar no las puedo resolver numéricamente en una hoja. Necesito otro tipo de variables para llegar a resultados precisos”.

Y después se pasa al problema de los “N” cuerpos. “En ese panorama ya tengo muchos cuerpos chicos que no los puedo ni contar y todo se empieza a poner cada vez peor porque empezamos a encontrar que hay algunos efectos que están relacionados con pequeñas perturbaciones que pueden generar modificaciones grandes de las órbitas. Y esas pequeñas perturbaciones ya se salen un poco del régimen de la física que uno aprende básicamente que es la la dinámica lineal”, apuntó.

La Teoría del caos

Cuando la variabilidad es tan grande respecto a la variación de condiciones iniciales hace que los sistemas tengan una alta sensibilidad. “Lo que pasa con los asteroides es que son objetos que, en comparación a todo el resto, no son tan masivos, entonces es muy fácil que las cosas los puedan perturbar y casi todo termina siendo una posible perturbación entonces el caos ya se pone más caótico“.

Con respecto al YR4 lo que afectó, específicamente, fue la falta de información. “Teníamos muy pocas observaciones porque era algo que habíamos empezado a mirar en diciembre y un poco lo que pasa ahí es como jugar a unir con puntos donde puedo inventar cualquier cosa y en el medio decir que pasa lo que yo piense, crea o quiera creer. Si yo tengo tres observaciones, ya puedo usar algunos métodos un poquito más precisos y eso me permite construir una órbita con un poquito más de claridad”.

Es por eso que la Teoría del caos no es azarosa porque de lo caótico se puede aproximar una predicción acotada. “En lo que es lineal, la predicción es una sola y punto porque el comportamiento es determinado. En lo que es no lineal no hay una sola respuesta, sino que tenemos varias posibilidades que pueden ser igual un montón de posibilidades, pero dentro de un rango”.

El caso del péndulo se muestra como un claro ejemplo para mostrar esto. “Cuando agarramos un hilo con una plomada le damos movimiento y es muy fácil de describir desde la física porque sí yo lo empujo de acá va a ir para allá. En función del peso de esa masa y de la longitud de la cuerda que los sostiene puedo calcular el periodo, todo lo que va a tardar. Ahora, si yo a ese a esa masa le ato otra, tengo lo que se llama un péndulo doble y ahí ya todo se puso horrible porque si modifico aunque sea muy poquito las condiciones iniciales ya la forma en la que se va a mover no es la misma”.

Todo lo que no se conoce

Así como Álvarez remarcó que las predicciones que se hicieron fueron sin la cantidad de datos necesarios, también destaca a la luz como elemento clave para poder proyectar. “Nosotros dependemos mucho de la luz y la mayoría de estos objetos reflejan muy poca de la que les llega del sol, con lo cual es todavía más difícil tener buenas observaciones que te permitan describir el objeto con precisión“.

Al mismo tiempo, al no contar con la tecnología necesaria, las limitaciones son claras. “Hay millones de objetos en todo lo que es la parte externa de nuestro sistema solar, de Neptuno para fuera, que no tenemos muy en claro que es lo que hay y que no. Lo del ‘planeta fantasma’ que cada tanto lo descubren de vuelta, a veces lo llaman ‘X’ o ‘9’, y es algo que todavía no podemos estar seguros de si está o no porque no tenemos una nave propia que haya llegado tan lejos y, segundo, buena información de lo que podemos levantar desde acá, ni siquiera con telescopios orbitales”, concluyó.