A Figura 1 mostra o limite para maximização da entropia no ( α , ψ) plano para três valores do fator de escala normalizado uma . ψ representa um tipo de parâmetro de densidade para a energia escura efetiva e α é um expoente do termo da lei de potência H α . O círculo fechado representa o resultado do modelo LCDM ajustado, ou seja, ( α , ψ) =(0, 0,685). Três limites para valores de uma =0,5, 1, e 4 são mostrados, Onde uma =1 corresponde à hora atual. A seta em cada limite indica uma região que satisfaz as condições de maximização da entropia. Essa região se estende gradualmente para baixo à medida que o fator de escala normalizado aumenta. Contudo, a região não excede atualmente α =2. Crédito:Kanazawa University
A expansão do Universo ocupou a mente de astrônomos e astrofísicos por décadas. Entre os modelos cosmológicos que foram sugeridos ao longo dos anos, Modelos lambda de matéria escura fria (LCDM) são os modelos mais simples que podem fornecer explicações elegantes sobre as propriedades do Universo, por exemplo., a expansão acelerada do Universo tardio e formações estruturais. Contudo, o modelo LCDM sofre de várias dificuldades teóricas, como o problema da constante cosmológica. Para resolver essas dificuldades, cenários termodinâmicos alternativos foram recentemente propostos que estendem o conceito de termodinâmica de buracos negros.
"Pesquisas anteriores indicam que um certo tipo de universo se comportará como um sistema macroscópico comum. A expansão do Universo é considerada provavelmente relacionada à termodinâmica em seu horizonte, com base no princípio holográfico, "explica o autor do estudo, Nobuyoshi Komatsu da Universidade de Kanazawa.
"Eu considerei um modelo cosmológico com um termo de lei de potência, assumindo a aplicação da lei de equipartição holográfica. O termo da lei de potência é proporcional a H α , Onde H é o parâmetro Hubble e α é considerado um parâmetro livre ( α pode estar relacionado ao emaranhamento dos campos quânticos próximos ao horizonte). "
“Usei o modelo proposto para estudar as propriedades termodinâmicas no horizonte do Universo, com foco nas evoluções da entropia Bekenstein-Hawking. Eu descobri que o modelo satisfaz a segunda lei da termodinâmica no horizonte, "diz o professor associado Komatsu.
"Além disso, Usei o modelo para examinar os processos de relaxamento que ocorrem antes do último estágio da evolução do Universo e, assim, permitir o estudo da maximização da entropia. "
"A Figura 1 mostra os limites para maximização da entropia no ( α , ψ) plano. Aqui, ψ representa um tipo de parâmetro de densidade para a energia escura efetiva. O lado superior de cada fronteira corresponde à região que satisfaz as condições de maximização da entropia. Por exemplo, o ponto para o modelo LCDM ajustado é encontrado para satisfazer as condições para a maximização da entropia no momento. Além disso, a região próxima a este ponto também satisfaz as condições para maximização da entropia, tanto no presente quanto no futuro. Os modelos cosmológicos nesta região são provavelmente favorecidos do ponto de vista da termodinâmica, "diz o professor associado Komatsu.
Além dos resultados relatados do estudo, espera-se que o modelo desenvolvido sirva para permitir a discussão e análise da ampla gama de modelos cosmológicos atualmente disponíveis a partir de uma perspectiva da termodinâmica.
