Телескопът Хъбъл е завладял масивния галактически куп Abell 2744. Преди да сте един от най-малките и млади галактики, намерени в пространството
По време на образуването на галактически клъстери и звездни купове от сферичен тип се осъществява процесът на принудителна релаксация. След интензивен контакт, който продължи хиляди и милиони години, започва период на относително гравитационен баланс. Новото проучване реши да коригира погрешните предположения в процеса.
Факт е, че уравнението на Власов предполага постоянна ентропия в системата, т.е. няма ентропия на образуване. Това се равнява на твърдението, че ситуацията е симетрична във времето, защото стрелката на времето се определя от увеличаването на ентропията.
Процесът на релаксация винаги е бил анализиран с уравнението Власов, предложено през 1931 г. от Анатолий Власов, за да опише кинетичните процеси в плазмата. Ако всичко се случи по този начин, тогава физическите основи ще трябва да бъдат преразгледани. Учените подозирали, че нещо не се е сближило и са открили потвърждение в наблюденията. Оказа се, че уравнението на Власов не важи изобщо за този случай.
Вириално равновесие
Изследователите използват мощни изчислителни ресурси, като например симулирани клъстери, за да докажат предположението. Симулациите показват, че ентропията нараства, но има и друго заключение: в периода на растеж на ентропията в дългосрочен план се наблюдава колебание в началото на релаксационния процес.
Изглежда, че това противоречи на общото знание за ентропията, което винаги трябва да се увеличава. Оказва се, че при продължително изследване се увеличава, просто не го прави през цялото време. Поради огромния обем на гравитационните контакти между обектите се установяват корелации и те определят колебателния характер в началния етап.
Може да се предположи, че ентропията има два аспекта: едно число изглежда хаотично и е свързано с втория закон на термодинамиката (обикновена ентропия), а вторият - от корелации.
По-лесно е да се разглоби проблема на примера на група от 1000 звезди или галактики, ограничени до определен обем. Първоначално те са снабдени с нулева скорост, но поради гравитационния контакт те привличат другите, извършвайки променлива компресия и разширение. Това води до колебания в ентропията. Процесът ще продължи, докато цялата система достигне относително равновесие. През 19-ти век за това е изобретен терминът „вириално равновесие“. Галактическите купове и сферичната звезда взаимодействат с цялото пространство, но тук те могат да се разглеждат като затворени недисипативни системи (общата енергия не излиза във външната среда, а се запазва). Това означава, че флуктуациите на ентропия трябва да се разглеждат като вътрешен процес, който не влияе на обмена на енергия със средата.
Методология
Гравитационният контакт между небесните тела (галактики или звезди) е описан от световния закон на Нютон, публикуван преди 330 години. Математически, проблемът е решен лесно, но аналитичното решение не работи в системи с хиляди и милиони тела. Тук възниква необходимостта от сложно числено моделиране.
Тези методи създадоха астроном от Норвегия Sverre Aarset. Такива симулации изискват огромна компютърна мощ, така че трябва да използвате клъстери от графични процесори. Сега програмите на Аарсет ефективно и надеждно се справят с проблема. Учените сравнили резултатите с данни от други космологични програми и получили кореспонденция.
