自引力系统的类流体熵与平衡统计力学
宇宙学与河外天体物理
2011-12-23 v2 星系天体物理
统计力学
摘要
自引力系统的统计力学尚未被很好地理解，至今仍是一个悬而未决的问题。在 Kang 和 He 先前的一项研究中，我们指出流体近似可能为进一步研究该问题提供线索。事实上，自引力系统与流体系统之间确实存在许多动力学相似性。基于一种类流体熵，该工作成功地解释了暗物质晕的外部密度轮廓，但在涉及熵的极值化过程的计算中留下了一些缺陷。在本文中，通过改进的极值化计算——包括一个额外的动力学平衡微分约束且无任何其他假设，我们确认统计力学方法可以给出具有有限质量和有限能量的密度轮廓。此外，该密度轮廓也与椭圆星系 NGC 3379 的观测表面亮度一致。在我们的方法中，密度轮廓由状态方程导出，该状态方程由熵原理得到但并不对应于系统的最大熵。最后，我们提出了一种替代的熵形式，即 Boltzmann-Gibbs 熵与 Tsallis 熵的混合形式，其全局最大值可能导出该状态方程。
引用
@article{arxiv.1104.3945,
title = {Fluid-like entropy and equilibrium statistical mechanics of self-gravitating systems},
author = {Dong-Biao Kang and Ping He},
journal= {arXiv preprint arXiv:1104.3945},
year = {2011}
}
备注
6 pages, 3 figures, MNRAS, in the press