Investigaciones del Instituto Astronómico Sternberg, Universidad Estatal Lomonosov de Moscú, han centrado sus esfuerzos en uno de los principales problemas teóricos de la dinámica de fluidos astrofísica moderna, que es la estabilidad del flujo de cizallamiento kepleriano de líquido o gas. Los resultados están disponibles en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society diario.

El flujo keplerio es ubicuo en el espacio. Aparece en discos de acreción y protoplanetarios, donde el fluido gira diferencialmente de modo que su velocidad angular disminuye inversamente a la distancia desde el eje de rotación a la potencia de tres mitades.

El Dr. Viacheslav Zhuravlev de la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov y el autor del artículo dice:"Numerosas observaciones revelan que tanto los discos de acreción como los protoplanetarios se encuentran en un estado turbulento. Sin embargo, nadie ha logrado hasta ahora modelar o simular en condiciones de laboratorio un flujo turbulento kepleriano de materia no ionizada. En otras palabras, a diferencia de los otros flujos cortantes conocidos, El flujo kepleriano manifiesta una asombrosa estabilidad dinámica no lineal. Hasta la fecha, esta estabilidad se ha verificado hasta el número de Reynolds de varios millones. Sin embargo, en discos astrofísicos reales, el número de Reynolds puede llegar a decenas de miles de millones ".

En el proyecto, los autores suponen que el flujo kepleriano irrumpe en un estado turbulento en el número de Reynolds aún no alcanzado en la investigación. Como la turbulencia no puede existir en ausencia de perturbaciones crecientes de velocidad y presión, consideran en detalle cuán grande puede ser el factor de crecimiento de las perturbaciones de crecimiento transitorio. Generalmente, esas perturbaciones surgen en forma de espirales que se desenrollan por la rotación diferencial del flujo a granel.

Viacheslav Zhuravlev dice:"Hemos logrado demostrar por primera vez que tales perturbaciones son capaces de sostener turbulencias también a escalas que exceden significativamente el grosor del disco. Además, predecimos un valor del número de Reynolds correspondiente a la transición a la turbulencia tanto en los flujos keplerianos como superkeplerianos ".

Los investigadores han estado resolviendo las ecuaciones linealizadas de Navier-Stokes tanto numérica como analíticamente. Es más, por primera vez en la literatura científica astrofísica, han empleado el llamado enfoque variacional para determinar las perturbaciones óptimas que demuestran el mayor crecimiento de amplitud posible.

El científico resume:"Vamos a realizar un conjunto de simulaciones informáticas especiales, lo que ayudará a revelar un mecanismo exacto de estabilización del flujo cortante en la situación del modelo, cuando el perfil de velocidad angular evoluciona de un tipo llamado ciclónico al tipo keplerio. Sucesivamente, esto contribuirá a una mejor comprensión del comportamiento del flujo keplerio y la evolución de las perturbaciones de amplitud finita en él. Creemos que el descubrimiento de la inestabilidad hidrodinámica no lineal del flujo keplerio está cerca. De hecho, está directamente relacionado con la explicación de la existencia misma de acreción y discos protoplanetarios y, como consecuencia, a la aparición de muchos otros objetos en el universo ".