Тайны протопланетных дисков

Турбулентность в космических газопылевых дисках оценили по-новому.

По современным представлениям звезды и планетные совокупности образуются из вращающегося газопылевого диска, формируемого гравитацией. Такие диски именуются аккреционными, и кроме этого появляются около массивных космических объектов – планет, звезд а также галактик – при падении на них вещества.

Протопланетный диск глазами живописца. (Иллюстрация: Wikipedia.) Протопланетный диск в Туманности Ориона, фотография с телескопа «Хаббл». (Фото: Wikipedia.) ‹ ›

В случае если сказать о молодых звездах либо протозвездах, то около них появляются еще и протопланетные диски, из которых потом образуются планеты. Изучение аккреционных и протопланетных дисков – одна из основных задач астрофизики: они оказывают помощь растолковать эволюцию космических тел и многие другие астрофизические явления.

Вещество в таком диске не падает к его центру, а движется около него в соответствии с законами Кеплера. Это значит, что диск не вращается как одно целое: слои вещества, расположенные ближе к его центру, имеют громадную угловую скорость, чем удаленные. Угловая скорость вращения слоев значительно уменьшается обратно пропорционально расстоянию от центра вращения, возведенному в степень 3/2.

Такое перемещение жидкости либо газа взяло в физике наименование кеплеровского сдвигового течения. Из-за трения между слоями газа те из них, что находятся внутри, неспешно замедляются и в итоге падают в центр диска, а сам диск нагревается.

Бессчётные наблюдения говорят о том, что такие диски будут в турбулентном состоянии. Но при так называемых холодных дисков, вещество в которых слабоионизировно (фактически кроме того неионизировано), растолковать, из-за чего они турбулентны, непросто – в лаборатории до сих пор никому не удалось вынудить неионизованное вещество двигаться турбулентно в кеплеровском течении. Иначе говоря кеплеровское течение, в отличие от вторых известных сдвиговых течений, демонстрирует необычную устойчивость.

Ламинарный поток, в то время, когда жидкость либо газ перемещается слоями без перемешивания, преобразовывается в турбулентный, в то время, когда параметр потока, именуемый числом Рейнольдса, делается больше некоего критического значения. Это число пропорционально плотности среды, ее скорости и размерам потока. Мы знаем, что кеплеровское течение возможно устойчивым при больших числах Рейнольдса – вплоть нескольких миллионов.

Но в настоящих космических дисках число Рейнольдса может быть около значений в десятки миллиардов.

Турбулентность не существует без растущих давления и (возмущений) вихревых флуктуаций скорости. Особенные разновидности аналогичных флуктуаций представляют собой спирали, раскручивающиеся под действием вращения вещества с различной скоростью слоев. Астрофизики Национального астрономического университета имени П.К.

Штернберга при МГУ в первый раз продемонстрировали, что такие флуктуации способны поддерживать турбулентность с размерами, существенно превышающими толщину диска.

Исследователи высказали предположение, что кеплеровское течение жидкости либо газа переходит в турбулентное состояние в еще не изученном диапазоне значений числа Рейнольдса. Применяв разные численные и аналитические способы, а также новый для астрофизики метод нахождения флуктуаций с самый сильным ростом амплитуды, авторы работы сумели угадать, каким может оказаться число Рейнольдса, соответствующее переходу к турбулентности как в кеплеровских, так и в сверхкеплеровских потоках. (Сверхкеплеровскими потоками именуются те, в которых изменение скорости слоев при удалении от центра еще больше. в аккреционных дисках такое случается.) Всецело результаты изучения размещены в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Авторы работы сохраняют надежду, что в недалеком будущем гидродинамическую неустойчивость кеплеровского потока удастся заметить и в опыте. Сами они в скором времени планируют посредством компьютерного моделирования проанализировать, как как раз стабилизируется сдвиговый поток, в то время, когда зависимость угловой скорости от расстояния переходит от так именуемого циклонического типа, в то время, когда угловая скорость всех слоев однообразна, к кеплеровскому. Это, со своей стороны, окажет помощь лучше осознать поведение самого кеплеровского потока.

Создатель: Алексей Понятов

Источник: жизнь и Наука (nkj.ru)

Случайные записи:

• «Розетта» обнаружила молекулярный кислород в коме кометы
• Как на земле появились клетки с ядрами

Формирование протопланетного диска

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Новый микрогель для восстановления поврежденных дисков

  Английские ученые создали микрогель, что возможно вводить в организм посредством инъекций, что может всецело вернуть механическую функцию поврежденных…

• Что можно изготовить из старого жесткого диска

  В данной публикации разглядим, что возможно изготовить, воспользовавшись ненужным ветхим твёрдым диском. Неодимовые магниты в компьютере Сперва…

• Western digital caviar green – холодный, тихий и «зеленый» жесткий диск на 2тб

  Новый «винчестер» компании Western Digital – один из серии экологически дружественных накопителей компании, что, как утверждают представители,…

• «Радиоастрон» раскрывает тайны блазара

  При участии российского космического радиотелескопа «РадиоАстрон» получено изображение ядра активной галактики с рекордным угловым разрешением,…