La Figura 1 mostra il limite per la massimizzazione dell'entropia nel ( α , ψ) piano per tre valori del fattore di scala normalizzato un . rappresenta un tipo di parametro di densità per l'energia oscura effettiva e α è un esponente del termine legge di potenza h α . Il cerchio chiuso rappresenta il risultato del modello LCDM perfezionato, cioè., ( α , ) =(0, 0,685). Tre confini per i valori di un =0,5, 1, e 4 sono mostrati, dove un =1 corrisponde all'ora attuale. La freccia ad ogni confine indica una regione che soddisfa le condizioni per la massimizzazione dell'entropia. Questa regione si estende gradualmente verso il basso all'aumentare del fattore di scala normalizzato. Però, la regione non supera attualmente α =2. Credito:Università di Kanazawa
L'espansione dell'Universo ha occupato per decenni le menti di astronomi e astrofisici. Tra i modelli cosmologici che sono stati suggeriti nel corso degli anni, I modelli lambda della materia oscura fredda (LCDM) sono i modelli più semplici in grado di fornire spiegazioni eleganti delle proprietà dell'Universo, per esempio., l'espansione accelerata dell'Universo tardo e le formazioni strutturali. Però, il modello LCDM soffre di diverse difficoltà teoriche, come il problema della costante cosmologica. Per risolvere queste difficoltà, sono stati recentemente proposti scenari termodinamici alternativi che estendono il concetto di termodinamica dei buchi neri.
"La ricerca precedente implica che un certo tipo di universo si comporterà come un normale sistema macroscopico. Si ritiene che l'espansione dell'Universo sia correlata alla termodinamica sul suo orizzonte, basato sul principio olografico, " spiega l'autore dello studio, Nobuyoshi Komatsu dell'Università di Kanazawa.
"Ho considerato un modello cosmologico con un termine di legge di potenza, supponendo l'applicazione della legge di equipartizione olografica. Il termine della legge di potenza è proporzionale a h α , dove h è il parametro di Hubble e α è considerato un parametro libero ( α può essere correlato all'entanglement dei campi quantistici vicino all'orizzonte)."
"Ho usato il modello proposto per studiare le proprietà termodinamiche sull'orizzonte dell'Universo, concentrandosi sulle evoluzioni dell'entropia di Bekenstein-Hawking. Ho scoperto che il modello soddisfa la seconda legge della termodinamica all'orizzonte, ", afferma il Professore Associato Komatsu.
"Inoltre, Ho usato il modello per esaminare i processi di rilassamento che si verificano prima dell'ultimo stadio dell'evoluzione dell'Universo e quindi consentire lo studio della massimizzazione dell'entropia".
"La Figura 1 mostra i limiti per la massimizzazione dell'entropia nella ( α , ) aereo. Qui, rappresenta un tipo di parametro di densità per l'energia oscura effettiva. Il lato superiore di ogni confine corrisponde alla regione che soddisfa le condizioni per la massimizzazione dell'entropia. Per esempio, si trova che il punto per il modello LCDM messo a punto soddisfa le condizioni per la massimizzazione dell'entropia al momento attuale. Inoltre, la regione vicina a questo punto soddisfa anche le condizioni per la massimizzazione dell'entropia, sia nel presente che nel futuro. È probabile che i modelli cosmologici in questa regione siano favoriti da un punto di vista termodinamico, ", afferma il Professore Associato Komatsu.
Oltre ai risultati riportati dello studio, si spera che il modello sviluppato serva a consentire la discussione e l'analisi dell'ampia gamma di modelli cosmologici attualmente disponibili da una prospettiva termodinamica.
