Il telescopio Hubble cattura il massiccio ammasso galattico Abell 2744. Prima di voi siete una delle galassie più piccole e più giovani che si trovano nello spazio
Durante la formazione di cluster galattici e ammassi stellari di tipo globulare, viene eseguito il processo di rilassamento forzato. Dopo un intenso contatto, che durò per migliaia e milioni di anni, inizia un periodo di equilibrio gravitazionale relativo. Il nuovo studio ha deciso di correggere le assunzioni errate nel processo.
Il fatto è che l'equazione di Vlasov implica un'entropia costante nel sistema, cioè non vi è alcuna entropia di formazione. Ciò equivale all'affermazione che la situazione è simmetrica nel tempo, poiché la freccia temporale è determinata dall'aumento di entropia.
Il processo di rilassamento è sempre stato analizzato dall'equazione di Vlasov, proposta nel 1931 da Anatoly Vlasov, per descrivere i processi cinetici nel plasma. Se tutto fosse accaduto in quel modo, allora i fondamenti fisici avrebbero dovuto essere rivisti. Gli scienziati sospettavano che qualcosa non convergesse e trovasse conferma nelle osservazioni. Si è scoperto che l'equazione di Vlasov non si applica a questo caso.
Equilibrio viriale
I ricercatori hanno utilizzato potenti risorse computazionali, come i cluster simulati, per dimostrare l'ipotesi. Le simulazioni hanno dimostrato che l'entropia sta crescendo, ma c'è un'altra conclusione: nel periodo di crescita dell'entropia a lungo termine, c'è una fluttuazione all'inizio del processo di rilassamento.
Sembra che ciò sia contrario alla conoscenza generale dell'entropia, che dovrebbe sempre aumentare. Si scopre che con l'esame prolungato aumenta, semplicemente non lo fa tutto il tempo. A causa dell'enorme volume di contatti gravitazionali tra gli oggetti, vengono stabilite correlazioni e determinano il carattere oscillatorio nella fase iniziale.
Si può presumere che l'entropia abbia due aspetti: un numero appare caotico ed è associato alla seconda legge della termodinamica (entropia ordinaria), e la seconda appare dalle correlazioni.
È più facile smontare il problema sull'esempio di un ammasso di 1000 stelle o galassie, limitato a un volume specifico. Inizialmente, sono dotati di velocità zero, ma a causa del contatto gravitazionale attirano gli altri, effettuando compressione e espansione variabili. Ciò porta a fluttuazioni nell'entropia. Il processo continuerà finché l'intero sistema non raggiungerà l'equilibrio relativo. Nel 19 ° secolo, per questo fu inventato il termine "equilibrio viriale". Cluster galattici e stellari sferici interagiscono con l'intero spazio, ma qui possono essere considerati come sistemi chiusi non dissipativi (l'energia totale non esce nell'ambiente esterno, ma viene salvata). Cioè, le fluttuazioni dell'entropia dovrebbero essere considerate come un processo interno che non influisce sullo scambio di energia con il mezzo.
Metodologia
Il contatto gravitazionale tra corpi celesti (galassie o stelle) è descritto dalla legge del mondo di Newton, pubblicata 330 anni fa. Matematicamente, il problema viene risolto facilmente, ma la soluzione analitica non funziona in sistemi con migliaia e milioni di corpi. È qui che sorge la necessità di modellizzazione numerica complessa.
Questi metodi hanno creato un astronomo della Norvegia Sverre Aarset. Tali simulazioni richiedono un'enorme potenza del computer, quindi è necessario utilizzare cluster di processori grafici. Ora i programmi Aarset affrontano efficacemente e in modo affidabile il problema. Gli scienziati hanno confrontato i risultati con i dati di altri programmi cosmologici e hanno ottenuto corrispondenza.
