Índice de Morse de Configurações Centrais Simétricas
Configurações centrais, Índice de Morse, Estabilidade, Problema de N-Corpos
Este trabalho estuda a estabilidade, no sentido do índice de Morse, de certas configurações de equilíbrio relativas em sistemas formados por partículas que interagem por meio de um potencial homogêneo geral. O ponto de partida está no contexto do problema de N-corpos, introduzido por Newton, que busca descrever a evolução de corpos sob ação gravitacional mútua. Obtemos configurações que são simétricas com respeito ao grupo diedral, principalmente polígonos regulares, como pontos críticos de uma função que combina energia potencial e momento de inércia.
A análise de estabilidade é conduzida por meio do cálculo da matriz Hessiana associada a essa função sobre seus pontos críticos. Os sinais de seus autovalores definem o índice de Morse, que contabiliza o número de direções instáveis no espaço de configurações reduzido. No caso de configurações poligonais regulares, a estrutura da Hessiana é altamente simétrica, e pode ser descrita como uma matriz circulante por blocos, o que facilita consideravelmente os cálculos e a identificação dos autovalores.
Em uma segunda etapa, estudamos formações que incluem uma partícula central de massa arbitrária. Tais configurações podem ser interpretadas como extensões naturais do caso previamente analisado. Entretanto, a presença da massa central introduz um novo parâmetro no sistema, dificultando a obtenção de descrições gerais. Ainda assim, a análise direta da Hessiana em casos específicos revela certos padrões na contagem dos autovalores negativos, com respeito ao problema poligonal, permitindo conjecturar sua extensão para um número arbitrário de corpos.