El telescopio Hubble captura el enorme cúmulo galáctico Abell 2744. Antes eres una de las galaxias más pequeñas y jóvenes del espacio.
Durante la formación de cúmulos galácticos y cúmulos de estrellas de tipo globular, se lleva a cabo el proceso de relajación forzada. Después del contacto intensivo, que duró miles y millones de años, comienza un período de equilibrio gravitacional relativo. El nuevo estudio decidió corregir los supuestos erróneos en el proceso.
El hecho es que la ecuación de Vlasov implica una entropía constante en el sistema, es decir, no hay entropía de formación. Esto equivale a la afirmación de que la situación es simétrica en el tiempo, porque la flecha de tiempo está determinada por el aumento de la entropía.
El proceso de relajación siempre ha sido analizado por la ecuación de Vlasov, propuesta en 1931 por Anatoly Vlasov, para describir los procesos cinéticos en el plasma. Si todo sucediera de esa manera, entonces los fundamentos físicos tendrían que ser revisados. Los científicos sospecharon que algo no convergía y encontraron confirmación en las observaciones. Resultó que la ecuación de Vlasov no se aplica en absoluto a este caso.
equilibrio virial
Los investigadores utilizaron poderosos recursos computacionales, como agrupaciones simuladas, para probar el supuesto. Las simulaciones han demostrado que la entropía está creciendo, pero hay otra conclusión: en el período de crecimiento de la entropía a largo plazo, hay una fluctuación al comienzo del proceso de relajación.
Parece que esto es contrario al conocimiento general de la entropía, que siempre debe aumentar. Resulta que con el examen prolongado aumenta, simplemente no lo hace todo el tiempo. Debido al gran volumen de contactos gravitacionales entre objetos, se establecen correlaciones y determinan el carácter oscilatorio en la etapa inicial.
Se puede suponer que la entropía tiene dos aspectos: un número aparece caótico y está asociado con la segunda ley de la termodinámica (entropía ordinaria), y el segundo aparece de las correlaciones.
Es más fácil desmontar el problema en el ejemplo de un grupo de 1000 estrellas o galaxias, limitado a un volumen específico. Inicialmente, están dotados de velocidad cero, pero debido al contacto gravitacional atraen a los demás, realizando una compresión y expansión variables. Esto conduce a fluctuaciones en la entropía. El proceso continuará hasta que todo el sistema llegue a un equilibrio relativo. En el siglo 19, el término "equilibrio virial" fue inventado para esto. Los cúmulos galácticos y los estelares esféricos interactúan con todo el espacio, pero aquí pueden considerarse como sistemas no disipativos cerrados (la energía total no sale al ambiente externo, sino que se guarda). Es decir, las fluctuaciones de la entropía deben considerarse como un proceso interno que no afecta el intercambio de energía con el medio.
Metodología
El contacto gravitacional entre los cuerpos celestes (galaxias o estrellas) se describe en la ley del mundo de Newton, publicada hace 330 años. Matemáticamente, el problema se resuelve fácilmente, pero la solución analítica no funciona en sistemas con miles y millones de cuerpos. Aquí es donde surge la necesidad de un modelado numérico complejo.
Estos métodos crearon un astrónomo de Noruega Sverre Aarset. Tales simulaciones requieren una tremenda potencia de computadora, por lo que tiene que usar grupos de procesadores gráficos. Ahora los programas Aarset resuelven el problema de manera efectiva y confiable. Los científicos compararon los resultados con datos de otros programas cosmológicos y obtuvieron correspondencia.
