Le télescope Hubble capture l’immense amas galactique Abell 2744. Devenez l’une des plus petites et jeunes galaxies présentes dans l’espace.
Au cours de la formation d'amas galactiques et d'amas d'étoiles de type globulaire, le processus de relaxation forcée est mis en oeuvre. Après des contacts intensifs, qui ont duré des milliers et des millions d’années, commence une période d’équilibre gravitationnel relatif. La nouvelle étude a décidé de corriger les hypothèses erronées dans le processus.
Le fait est que l'équation de Vlasov implique une entropie constante dans le système, c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'entropie de formation. Cela équivaut à l'affirmation selon laquelle la situation est symétrique dans le temps, car la flèche du temps est déterminée par l'augmentation de l'entropie.
Le processus de relaxation a toujours été analysé par l'équation de Vlasov, proposée en 1931 par Anatoly Vlasov, afin de décrire les processus cinétiques dans le plasma. Si tout se passait de cette façon, il faudrait alors revoir les fondamentaux physiques. Les scientifiques soupçonnaient que quelque chose ne convergeait pas et trouvaient une confirmation dans les observations. Il s'est avéré que l'équation de Vlasov ne s'applique pas du tout à ce cas.
équilibre virial
Les chercheurs ont utilisé des ressources de calcul puissantes, telles que des grappes simulées, pour prouver cette hypothèse. Des simulations ont montré que l'entropie est en croissance, mais une autre conclusion s'impose: pendant la période de croissance de l'entropie à long terme, il existe une fluctuation au début du processus de relaxation.
Il semble que cela soit contraire à la connaissance générale de l'entropie, qui devrait toujours augmenter. Il s'avère que, avec un examen prolongé, cela augmente, mais ne le fait pas tout le temps. En raison du volume considérable de contacts gravitationnels entre objets, des corrélations sont établies et elles déterminent le caractère oscillatoire au stade initial.
On peut supposer que l'entropie a deux aspects: un nombre apparaît chaotique et est associé à la seconde loi de la thermodynamique (entropie ordinaire) et le second à des corrélations.
Il est plus facile de démonter le problème sur l'exemple d'un groupe de 1000 étoiles ou galaxies, limité à un volume spécifique. Initialement, ils sont dotés d'une vitesse nulle, mais du fait du contact gravitationnel, ils attirent les autres, effectuant une compression et une expansion variables. Cela conduit à des fluctuations d'entropie. Le processus se poursuivra jusqu'à ce que l'ensemble du système parvienne à un équilibre relatif. Au 19ème siècle, le terme «équilibre virial» a été inventé pour cela. Les amas galactiques et les stellaires sphériques interagissent avec tout l’espace, mais ils peuvent ici être considérés comme des systèmes fermés non dissipatifs (l’énergie totale ne sort pas dans l’environnement extérieur mais est économisée). C'est-à-dire que les fluctuations d'entropie doivent être considérées comme un processus interne qui n'affecte pas l'échange d'énergie avec le milieu.
Méthodologie
Le contact gravitationnel entre corps célestes (galaxies ou étoiles) est décrit dans la loi du monde de Newton, publiée il y a 330 ans. Mathématiquement, le problème est résolu facilement, mais la solution analytique ne fonctionne pas dans les systèmes comportant des milliers et des millions de corps. C’est là que la modélisation numérique complexe s’impose.
Ces méthodes ont créé un astronome norvégien, Sverre Aarset. De telles simulations nécessitent une puissance informatique considérable, vous devez donc utiliser des grappes de processeurs graphiques. Maintenant, les programmes d’Aarset traitent le problème de manière efficace et fiable. Les scientifiques ont comparé les résultats avec les données d'autres programmes cosmologiques et ont obtenu une correspondance.
