La turbulencia hidrodinámica no puede transportar el momento angular de manera efectiva en los discos astrofísicos

Área de la Ciencia:

• La astrofísica es la astrofísica.
• Física del plasma es la física del plasma.
• La dinámica de fluidos es la dinámica de fluidos.

Sus antecedentes:

• Los discos de acreción, particularmente alrededor de los agujeros negros, son fuentes de energía altamente eficientes, convirtiendo una cantidad significativa de energía de masa de reposo en radiación.
• La turbulencia en los discos de acreción es esencial para el transporte del momento angular, permitiendo que la masa que entra pierda impulso.
• El origen de la turbulencia en discos fríos y mal ionizados como los sistemas protoestelares sigue sin estar claro, ya que la inestabilidad magnetorotativa puede no estar activa.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el potencial de turbulencia hidrodinámica en flujos no magnéticos, cuasi-keplerianos relevantes para enfriar discos de acreción.
• Para determinar experimentalmente la tasa de transporte del momento angular en dichos flujos y compararlo con los requisitos astrofísicos.

Principales métodos:

• Realizó experimentos de laboratorio simulando flujos no magnéticos, cuasi-keplerianos a altos números de Reynolds (hasta millones).
• Las tasas de transporte del momento angular medido en estas condiciones de flujo controlado.

Principales resultados:

• Se observó que los flujos cuasi-keplerianos no magnéticos se mantuvieron esencialmente estables, incluso a altos números de Reynolds.
• Las tasas de transporte de momento angular calculadas fueron significativamente más bajas que las requeridas para los discos de acreción astrofísica.
• Se demostró que la turbulencia puramente hidrodinámica es insuficiente para explicar los fenómenos observados en estos flujos.

Conclusiones:

• La turbulencia hidrodinámica no parece ser el mecanismo principal para el transporte del momento angular en flujos no magnéticos, cuasi-keplerianos.
• Estos hallazgos apoyan indirectamente la inestabilidad magnetorotativa como la probable fuente de turbulencia en los discos de acreción fríos.
• El estudio destaca la importancia de los campos magnéticos en la conducción de la turbulencia y los procesos de acreción en los discos astrofísicos.