Pesquisas do Sternberg Astronomical Institute, Lomonosov Moscow State University, concentraram seus esforços em uma das principais questões teóricas da moderna dinâmica dos fluidos astrofísicos, que é a estabilidade do fluxo de cisalhamento Kepleriano de líquido ou gás. Os resultados estão disponíveis no Avisos mensais da Royal Astronomical Society Diário.

O fluxo kepleriano é onipresente no espaço. Ele aparece em discos de acreção e protoplanetários, onde o fluido gira diferencialmente de modo que sua velocidade angular diminua inversamente à distância do eixo de rotação à potência de três metades.

O Dr. Viacheslav Zhuravlev, da Lomonosov Moscow State University e o autor do artigo diz:"Numerosas observações revelam que os discos de acreção e protoplanetários estão em um estado turbulento. No entanto, ninguém conseguiu até agora modelar ou simular em condições de laboratório o fluxo turbulento de Kepler de matéria não ionizada. Em outras palavras, ao contrário de outros fluxos de cisalhamento conhecidos, O fluxo Kepleriano manifesta incrível estabilidade dinâmica não linear. A data, esta estabilidade foi verificada até o número de Reynolds de vários milhões. Contudo, em discos astrofísicos reais, o número de Reynolds pode chegar a dezenas de bilhões. "

No projeto, os autores supõem que o fluxo Kepleriano entra em um estado turbulento no número de Reynolds ainda não atingido na pesquisa. Como a turbulência não pode existir na ausência de perturbações crescentes de velocidade e pressão, eles consideram em detalhes o quão grande pode ser o fator de crescimento das perturbações de crescimento transitório. Geralmente, essas perturbações surgem na forma de espirais sendo desenroladas pela rotação diferencial do fluxo em massa.

Viacheslav Zhuravlev diz, "Conseguimos mostrar pela primeira vez que tais perturbações são capazes de sustentar a turbulência também em escalas que excedem significativamente a espessura do disco. Além disso, prevemos um valor do número de Reynolds correspondente à transição para a turbulência nos fluxos Kepleriano e superKepleriano. "

Os pesquisadores têm resolvido as equações linearizadas de Navier-Stokes tanto numericamente quanto analiticamente. Além disso, pela primeira vez na literatura científica astrofísica, eles empregaram uma abordagem chamada variacional para determinar as perturbações ótimas que demonstram o maior crescimento possível de amplitude.

O cientista resume:"Vamos fazer um conjunto de simulações computacionais especiais, o que ajudará a revelar um mecanismo exato de estabilização do fluxo de cisalhamento na situação do modelo, quando o perfil de velocidade angular evolui de um tipo denominado ciclônico para o tipo Kepleriano. Por sua vez, isso contribuirá para uma melhor compreensão do comportamento do fluxo Kepleriano e da evolução das perturbações de amplitude finita nele. Acreditamos que a descoberta da instabilidade hidrodinâmica não linear do fluxo Kepleriano está próxima. Na verdade, está diretamente relacionado à explicação da própria existência de discos de acreção e protoplanetários e, consequentemente, para o surgimento de muitos outros objetos no universo. "