作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 太阳系空间流形的整体拱形结构
对于所有椭圆偏心率，3天文单位的主小行星带外缘到20天文单位的天王星半长轴正上方之间区域的短期FLI图，采用轨道9中的动力学模型，包含七颗主要行星(从金星到海王星)作为扰动器(顶部)或木星作为唯一扰动器(底部)
位于稳定流形上的轨道呈现较亮的颜色，而较暗的区域对应于远离它们的轨道
三组动态边界曲线叠加在底部面板中的地图上，对应于木星的近日点(qj)和远日点(Qj)线(细，绿色)，将小行星和彗星(粗，黄色)一分为二的木星组织和参数Tj = 3的轮廓，以及L1 (WsL1)和L2 (WsL2)的稳定流形(虚线，白色)
该地图对(a，e)的200多万个初始值进行了采样，其中初始倾角I、近日点的自变量ω和上升节点的经度ω被设置为等于2012年9月30日初始时期的木星的倾角
TPs的初始平均异常被设定在木星轨道前方60°，以反映“希腊”L4构型
a、半长轴；e，偏心率
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
abd1313 空间流形形成了动力通道的边界，为太阳系的最内层和最外层提供快速输送
这些特征是航天器导航和任务设计中的一个重要因素，为观察彗星及其轨迹的明显不稳定性质提供了一个窗口
在《科学进步》杂志上发表的一份新报告中，纳塔莎·托多罗维奇和一组来自塞尔维亚和美国的研究人员
S
揭示了太阳系中一个引人注目的、意想不到的流形装饰结构
这个建筑由一系列从小行星带延伸到天王星及更远的拱门连接而成
最强的流形被发现与木星相连，对小天体有着深远的控制，跨越了一个先前未知的三体能量范围
这些流形的轨道在快速的时间尺度上与木星相遇，转变成碰撞或逃逸的轨道，仅在十年内到达海王星的距离
通过这种方式，就像一条天体高速公路一样，所有的行星都产生了穿过太阳系的相似的流形，以便快速运输
在太阳系的混沌中航行 在这项工作中，托多罗维奇等人
使用快速李雅普诺夫指数(FLI)；用于检测混沌、检测空间流形的存在和全局结构的动态量
他们用敏感而成熟的数值工具捕捉到了在轨道时标上起作用的不稳定性，从而确定了太阳系中的快速输运区域
太阳系中的混沌与形成复杂结构的流形的稳定性或不稳定性有着千丝万缕的联系，这些复杂结构的相互作用可以实现混沌传输
一般性质可以用平面的、圆形的和限制性的三体来描述，它近似于自然和人造天体的运动
虽然这一概念远未被完全理解，但现代几何洞见已经彻底改变了航天器的设计轨迹，并有助于建立新的天基天文观测台，以改变我们对宇宙的理解
空间流形的动力学允许通过星际运输网络对太阳系进行大规模的旅行，这也促进了木星家族彗星的过境机制
肯尼迪航天中心是跨海王星天体的进化产物，这些天体作为半人马继续在巨大的行星区域进化，并进入太阳系内部
占据木星、海王星和半人马星之间轨道的彗星体和小行星体是动态的、不稳定的，寿命只有几百万年
天体物理学家通常使用非常不同的时间尺度来模拟连接太阳系外不同时区的详细动态路径
带有碰撞和逃逸物体的流形的精细图像
一个高分辨率，1500 × 1500点，木星最小距离图集中在最大的V型混沌结构附近，用积分器时间步长为0的墨丘利作成
01(相当于半天左右)
包含在地图中的是流形的更精细的图像，我们注意到小的子结构围绕着主要的子结构
叠加在稳定性图上的是与木星碰撞的轨道(绿点)和所有逃逸轨道(粉红点)，通过显著增加墨丘利内的容差(使用1分钟的步长)，进一步验证了它们从椭圆到双曲线的动态转变
位于结构上的四个初始条件(红色恒星)的示例演化状态显示在标注的笛卡尔坐标中，其中还显示了木星的日心轨道以供参考(灰色)
右上角的特定逃逸轨道使用更现实的七行星模型进行了进一步研究，发现它在不到一个世纪的无限演化中确实达到了100个天文单位以上
给出了碰撞和逃逸轨道的动画
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
abd1313 希腊人和特洛伊人——空间流形的全球结构 Todorovi等人
考虑位于主小行星带和天王星之间轨道上的无质量测试粒子的短期(100年)演化
他们基于两个广泛使用的轨道集成包ORBIT9和REBACK，在动态地图中展示了这些数据，同时开发了一个力模型，其中包含从金星到海王星的七颗主要行星，作为太阳/木星/测试粒子三体系统旁边的扰动器
被称为“希腊人”和“特洛伊人”的共轨小行星沿着与木星相同的轨道运行，但以一定的角度距离领先或落后于木星
该团队计算了一个大网格100年的FLI(快速李雅普诺夫指标)，其中较亮的区域代表位于稳定流形上的轨道，较暗的区域代表远离它们的轨道
研究人员注意到出现了一个大的“V形”混沌结构，它与一系列日心说距离不断增加的拱门相连，几乎与木星的近日点线一致
由于与相应的不稳定流形的复杂相互作用，稳定流形导致混沌运动
这些流形在分析上非常复杂
此外，正如所料，木星是该系统的主要扰动者，并负责大部分丰富的混沌结构——一直追踪到海王星之外
空间流形在一个世纪内的全球出现木星最小距离图计算了木星大约十次轨道旋转，动画的每一帧都显示了拱形和叶状结构是如何以三年的增量出现的
每张地图采集了400万个半长轴和偏心率的初始值，其中初始倾角、近日点的变元和行星点上升节点的经度被设置为等于2012年9月30日初始时期木星的值
TPs的初始平均异常被设定在木星轨道前方60度，以反映希腊L4配置
太阳-木星-TP三体能量的两个等值线叠加，用-1
5194对应于L1拉格朗日点的值
这张地图覆盖了主小行星带的内边缘，在2天文单位，刚好在天王星半长轴的20天文单位之外
“反弹”中的墨丘利包是在“太阳-木星-TP”三体模型下使用的
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
abd1313 快速散射和碰撞，其次是半人马星:木星家族彗星轨道门户 为了理解系统中的流形和近距离物理动力学
使用软件包通过接近木星来精确跟踪进化
研究小组用木星的最小距离图来表示希腊和特洛伊的轨道配置，展示了在它们的进化过程中，沿着混沌结构的所有轨道是如何进入木星的希尔球体的
为了理解近距离接触动力学，研究小组研究了拉格朗日平衡点(L1和L2)，这两个平衡点定义了空间中两个大质量的引力恰好等于一个小物体与其一起运动所需的向心力的位置
所有近距离相遇的轨迹都在L1或L2·拉格朗日点附近，揭示了希腊-特洛伊人对逃脱的木星特洛伊小行星的不太了解的二分法
位于流形上的小天体导致了与木星的快速碰撞31颗碰撞行星的日心-黄道惯性系演化
最快的碰撞发生在7年多一点的时间里，平均碰撞时间大约是36年
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
abd1313 在接近木星的测试粒子中，有几十个直接相撞，它们的木星中心距离小于木星的半径
由于流形诱导的相遇，近2000颗行星从束缚椭圆轨道转变为非束缚双曲逃逸轨道
过渡轨道然后在38年和46年内到达天王星和海王星；十年内最快的测试粒子到达了海王星地区
与木星的散射或碰撞至少比先前报道的要短几个数量级
Todorovi等人
接下来，根据二十多年前的工作，我们观察了39P/Oterma彗星的轨迹，该彗星紧密地遵循与L1和L2相关的不变流形结构
这项工作展示了不变流形是如何成为真正的轨道门户的，它似乎影响了更靠近外行星拉格朗日点的低倾角轨道
位于流形上的小天体，导致从太阳系日心说-黄道惯性系演化中快速逃逸的38个逃逸行星的子集
这些从椭圆到双曲线的过渡轨道平均分别在大约38年和44年内到达天王星和海王星的距离，其中63%在一个世纪内达到100天文单位
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
abd1313 混沌交通展望 这样，纳塔莎·托多罗维奇和他的同事在这项工作中报告了跨越几十年轨道时间尺度的流形，这与传统上认为的几千万到几千万次轨道旋转形成对比
通过定量研究获得的额外信息将为两个小天体带和地球区域之间的运输提供更深入的见解
该团队希望将这些观察结果与理论和模拟相结合，以提高对天体运行的现有认识
在十年时间尺度上观察到的木星诱发的大规模运输的影响并不令人惊讶，因为空间飞行任务历来是为木星辅助运输而设计的，包括旅行者1号和旅行者2号的飞越
研究人员发现了一种新的超级高速公路网络，可以比以前更快地穿越太阳系
这样的路线可以在十年内将木星附近的彗星和小行星赶到海王星的距离，在不到一个世纪内达到100个天文单位
因此，它们可以用来以相对较快的速度将宇宙飞船发送到我们行星系统的远端，并监测和了解可能与我们星球碰撞的近地物体
这个视频展示了太阳系空间流形的全球拱形结构
这张地图显示了主小行星带外缘3天文单位到天王星半长轴20天文单位之间的区域
位于稳定流形上的轨道以较浅的颜色出现
学分:加州大学圣地亚哥分校
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
