Les exoplanètes tournant autour d'étoiles lointaines deviennent rapidement nettes grâce à une technologie de pointe comme le télescope spatial Kepler. Il est difficile de bien comprendre ces systèmes, car les positions initiales et les vitesses des exoplanètes sont inconnues. Déterminer si la dynamique du système est quasi-périodique ou chaotique est fastidieux, coûteux et exigeant en calcul.

Dans cette semaine le chaos , Tamás Kovács propose une méthode alternative pour l'analyse de stabilité des corps exoplanétaires en utilisant uniquement les données de séries chronologiques observées pour déduire des mesures dynamiques et quantifier l'imprévisibilité des systèmes d'exoplanètes.

"Si nous ne connaissons pas les équations gouvernant le mouvement d'un système, et nous n'avons que la série temporelle - ce que nous mesurons avec le télescope - alors nous voulons transformer cette série temporelle en un réseau complexe. Dans ce cas, c'est ce qu'on appelle un réseau de récurrence, " a déclaré Kovács. "Ce réseau contient toutes les caractéristiques dynamiques du système sous-jacent que nous voulons analyser."

L'article s'appuie sur les travaux du physicien Floris Takens, qui a proposé en 1981 que la dynamique d'un système pourrait être reconstruite en utilisant une série d'observations sur l'état du système. Avec le théorème de plongement de Takens comme point de départ, Kovács utilise l'inclusion à retardement pour reconstruire une trajectoire de grande dimension puis identifier les points de récurrence, où les corps dans l'espace des phases sont proches les uns des autres.

"Ces points particuliers seront les sommets et les arêtes du réseau complexe, " a déclaré Kovács. " Une fois que vous avez le réseau, vous pouvez reprogrammer ce réseau pour pouvoir appliquer des mesures comme la transitivité, la longueur moyenne du chemin ou d'autres uniques à ce réseau."

Kovács teste la fiabilité de la méthode en utilisant un système connu comme modèle, le système à trois corps de Saturne, Jupiter et le soleil, puis l'applique au système Kepler 36b et 36c. Ses résultats du système Kepler concordent avec ce qui est connu.

"Des études antérieures ont souligné que Kepler 36b et 36c est un système très spécial, car à partir de la simulation directe et des intégrations numériques, on voit que le système est au bord du chaos, " a déclaré Kovács. "Parfois, il montre une dynamique régulière, et à d'autres moments, ça a l'air d'être chaotique."

L'auteur envisage d'appliquer ensuite ses méthodes à des systèmes à plus de trois corps, tester son évolutivité et explorer sa capacité à gérer des séries chronologiques plus longues et des ensembles de données plus précis.