¿De dónde obtienen los cuerpos celestes la energía para permanecer en una órbita circular?

En primer lugar, quiero corregirte. No siempre es necesario que para cambiar la dirección, un cuerpo necesite energía. En caso de órbita circular, no necesita energía para cambiar la dirección. Lo hace en órbita elíptica o en cualquier otra órbita excepto circular.

Creo que estás confundiendo con las partículas cargadas. Las partículas cargadas disipan energía para cambiar la dirección. En realidad, en cualquier aceleración, la partícula cargada disipa energía. El cuerpo celeste no es una partícula cargada.

Ahora, en órbita circular, la fuerza ejercida sobre el cuerpo celeste es perpendicular a la dirección del movimiento del cuerpo. Por lo tanto, no hace ningún trabajo al respecto. Y el cuerpo simplemente gira en el movimiento circular.

Ahora, en el camino elíptico, la fuerza ejercida sobre el cuerpo cambia su dirección y la velocidad. En la mitad, es aumento de velocidad y en la otra mitad, es disminución de velocidad. La energía cinética obtenida en la primera mitad proviene de la disminución de la energía potencial. En la segunda parte, la energía cinética cambia nuevamente a la energía potencial y, por lo tanto, solo se produce un intercambio de energía cinética y potencial en todo el proceso. No toma energía de ningún otro lado o no le da energía a nadie más.

En realidad, en cualquier órbita, ocurre la misma situación. El intercambio de energía cinética y potencial. En la ruta parabólica e hiperbólica, ocurren las mismas cosas.

Para las órbitas circulares, en cada punto la fuerza sobre ellas debido a la gravedad de la Tierra es perpendicular al desplazamiento, por lo que el trabajo realizado es cero y no tiene pérdida ni ganancia de energía.

Un sistema unido de dos cuerpos se forma cuando un cuerpo pasa por otro con una velocidad mayor o igual a la velocidad crítica pero menor que la velocidad de escape.

A la velocidad crítica exacta obtienes una órbita circular, más que eso tienes una órbita elíptica, más que eso a la velocidad de escape obtienes una trayectoria parabólica que es el punto de escape, es decir, no forman un sistema enlazado después de esta velocidad y más que es hipérbola

Si la velocidad es menos que crítica, simplemente cae o gira en espiral hacia el otro cuerpo

Las órbitas más cerradas de PS son elípticas

La fuerza centrípeta proveniente de la fuerza gravitacional, mantiene los cuerpos celestes girando alrededor de una masa central.