O telescópio Hubble captura o enorme aglomerado galáctico Abell 2744. Antes você é uma das menores e mais jovens galáxias encontradas no espaço
Durante a formação de aglomerados galácticos e aglomerados estelares do tipo globular, o processo de relaxamento forçado é realizado. Após intenso contato, que durou milhares e milhões de anos, começa um período de relativo equilíbrio gravitacional. O novo estudo decidiu corrigir as suposições errôneas no processo.
O fato é que a equação de Vlasov implica uma entropia constante no sistema, ou seja, não há entropia de formação. Isso equivale à afirmação de que a situação é simétrica no tempo, porque a seta de tempo é determinada pelo aumento da entropia.
O processo de relaxação sempre foi analisado pela equação de Vlasov, proposta em 1931 por Anatoly Vlasov, para descrever os processos cinéticos no plasma. Se tudo acontecesse dessa maneira, os fundamentos físicos teriam que ser revisados. Os cientistas suspeitaram que algo não convergiu e encontrou confirmação nas observações. Descobriu-se que a equação de Vlasov não se aplica a este caso.
Equilíbrio Virial
Os pesquisadores usaram poderosos recursos computacionais, como clusters simulados, para provar a suposição. Simulações mostraram que a entropia está crescendo, mas há outra conclusão: no período de crescimento de entropia a longo prazo, há uma flutuação no início do processo de relaxamento.
Parece que isso é contrário ao conhecimento geral da entropia, que deve sempre aumentar. Acontece que, com o exame prolongado, aumenta, simplesmente não o faz o tempo todo. Devido ao enorme volume de contatos gravitacionais entre objetos, correlações são estabelecidas e determinam o caráter oscilatório no estágio inicial.
Pode-se supor que a entropia tem dois aspectos: um número parece caótico e está associado à segunda lei da termodinâmica (entropia comum), e o segundo aparece a partir de correlações.
É mais fácil desmontar o problema no exemplo de um aglomerado de 1000 estrelas ou galáxias, limitado a um volume específico. Inicialmente, são dotados de velocidade zero, mas devido ao contato gravitacional, atraem os demais, realizando compressão e expansão variáveis. Isso leva a flutuações na entropia. O processo continuará até que todo o sistema chegue ao equilíbrio relativo. No século XIX, o termo “equilíbrio virial” foi inventado para isso. Aglomerados galácticos e estelares esféricos interagem com todo o espaço, mas aqui eles podem ser considerados como sistemas não dissipativos fechados (a energia total não sai para o ambiente externo, mas é salva). Ou seja, as flutuações de entropia devem ser consideradas como um processo interno que não afeta a troca de energia com o meio.
Metodologia
O contato gravitacional entre corpos celestes (galáxias ou estrelas) é descrito pela lei do mundo de Newton, publicada há 330 anos. Matematicamente, o problema é resolvido facilmente, mas a solução analítica não funciona em sistemas com milhares e milhões de corpos. É aqui que surge a necessidade de modelagem numérica complexa.
Esses métodos criaram um astrônomo da Noruega Sverre Aarset. Tais simulações requerem um tremendo poder computacional, então você tem que usar clusters de processadores gráficos. Agora os programas da Aarset lidam de forma eficaz e confiável com o problema. Os cientistas compararam os resultados com dados de outros programas cosmológicos e obtiveram correspondência.
