Recherches de l'Institut d'astronomie Sternberg, Université d'État Lomonossov de Moscou, ont concentré leurs efforts sur l'un des problèmes théoriques majeurs de la dynamique des fluides astrophysique moderne, qui est la stabilité de l'écoulement de cisaillement képlérien de liquide ou de gaz. Les résultats sont disponibles dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society journal.
Le flux képlérien est omniprésent dans l'espace. Il apparaît dans l'accrétion et les disques protoplanétaires, où le fluide tourne de manière différentielle de sorte que sa vitesse angulaire décroît inversement à la distance entre l'axe de rotation et la puissance des trois moitiés.
Le Dr Viacheslav Zhuravlev de l'Université d'État Lomonossov de Moscou et auteur de l'article a déclaré :"De nombreuses observations révèlent que l'accrétion et les disques protoplanétaires sont dans un état turbulent. Néanmoins, personne n'est parvenu jusqu'à présent à modéliser ou simuler en laboratoire un écoulement képlérien turbulent de matière non ionisée. En d'autres termes, contrairement aux autres écoulements de cisaillement connus, L'écoulement Keplerian manifeste une stabilité dynamique non linéaire étonnante. À ce jour, cette stabilité a été vérifiée jusqu'au nombre de Reynolds de plusieurs millions. Cependant, dans de vrais disques astrophysiques, le nombre de Reynolds peut atteindre des dizaines de milliards."
Dans le projet, les auteurs supposent que l'écoulement képlérien passe à un état turbulent au nombre de Reynolds non encore atteint dans la recherche. Comme la turbulence ne peut pas exister en l'absence de perturbations croissantes de la vitesse et de la pression, ils examinent en détail l'importance du facteur de croissance des perturbations à croissance transitoire. Généralement, ces perturbations se présentent sous la forme de spirales qui se déroulent par la rotation différentielle de l'écoulement en vrac.
Viacheslav Zhuravlev dit, "Nous avons réussi à montrer pour la première fois que de telles perturbations sont capables de maintenir des turbulences également à des échelles dépassant considérablement l'épaisseur du disque. De plus, nous prédisons une valeur du nombre de Reynolds correspondant à la transition vers la turbulence à la fois dans les écoulements képlériens et super-képlériens."
Les chercheurs ont résolu les équations de Navier-Stokes linéarisées à la fois numériquement et analytiquement. De plus, pour la première fois dans la littérature scientifique astrophysique, ils ont utilisé une approche dite variationnelle afin de déterminer les perturbations optimales qui démontrent la croissance d'amplitude la plus élevée possible.
Le scientifique résume :« Nous allons réaliser un ensemble de simulations informatiques spéciales, ce qui aidera à révéler un mécanisme exact de la stabilisation de l'écoulement de cisaillement dans la situation du modèle, lorsque le profil de vitesse angulaire évolue d'un type dit cyclonique au type képlérien. À son tour, ceci contribuera à une meilleure compréhension du comportement de l'écoulement képlérien et de l'évolution des perturbations d'amplitude finie dans celui-ci. Nous pensons que la découverte de l'instabilité hydrodynamique non linéaire de l'écoulement képlérien est proche. En réalité, elle est directement liée à l'explication de l'existence même d'accrétion et de disques protoplanétaires et, par conséquent, à l'émergence de nombreux autres objets dans l'univers."
