水力力学的な乱流は,天体物理学的な円盤で角運動を効果的に運ぶことができない

科学分野:

• 天体物理学 天体物理学
• プラズマ物理学 プラズマ物理学
• 流体力学 流体力学とは

背景:

• 蓄積円盤,特にブラックホール周辺は,非常に効率的なエネルギー源であり,かなりの静止質量のエネルギーを放射に変換します.
• 蓄積円盤の乱れは,角運動量輸送に不可欠であり,流入する質量が運動量を失うことを可能にします.
• プロトステラ系のような冷たい,劣ったイオン化された円盤における乱流の起源は不明であり,磁気回転の不安定性が活性化していない可能性がある.

研究 の 目的:

• 非磁気,準ケプラー流における水力動的乱流の可能性を調査し,蓄積円盤の冷却に関連する準ケプラー流.
• このような流れにおける角運動量移動の速度を実験的に決定し,それを天体物理学的要件と比較する.

主な方法:

• 高レイノルズ数 (百万まで) で非磁性,準ケプラー流をシミュレートする実験室実験を行った.
• これらの制御されたフロー条件下で測定された角運動量輸送率.

主要な成果:

• 非磁性準ケプラー流は,高レイノルズ数であっても,本質的に安定したままでした.
• 計算された角運動量輸送速度は,天体物理学的蓄積円盤に必要な速さよりも大幅に低かった.
• 純粋に水力力学的な乱流は,これらの流れで観察された現象を説明するのに不十分であることを実証しました.

結論:

• 水力力学的な乱流は,非磁性,準ケプラー流における角運動量輸送の主なメカニズムではないようです.
• これらの発見は,冷たい蓄積円盤における乱流の潜在的な源として,磁回転の不安定性を間接的に支持しています.
• この研究は,磁場が,天体物理学ディスクの渦巻と蓄積過程を推進する際の重要性を強調しています.