Thermisch angetriebene Keplersche Turbulenz

• Antragsteller: Dr. Xiaojue Zhu, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550262949

Die Übertragung von Drehimpulsen in Akkretionsscheiben vom Zentrum zur Peripherie ist ein entscheidender Mechanismus im Universum, der die dynamischen Veränderungen in diesen Scheiben vorantreibt und bedeutende Auswirkungen hat, wie z. B. die Planetenbildung und das Wachstum supermassereicher schwarzer Löcher. Obwohl Magnetfelder als wichtige Akteure in diesem Prozess anerkannt sind, wird weiterhin nach einem hydrodynamischen Transportmodus gesucht, da einige Scheiben nur schwach ionisiert und schwach an Magnetfelder gekoppelt sind. In diesem Zusammenhang hat das Fehlen magnetisch angetriebener Turbulenzen in solchen Scheiben das Interesse an der Erforschung rein hydrodynamischer Ursachen für Turbulenzen geweckt. Dieser Vorschlag konzentriert sich auf die Taylor-Couette-Strömung, eine Flüssigkeit, die zwischen zwei gemeinsam rotierenden Zylindern eingeschlossen ist, im quasi-keplerischen Regime, einem Modell, das weithin für die Untersuchung der Strömung in Akkretionsscheiben verwendet wird. Frühere Studien über reine quasi-keplerische Strömungen haben nicht zu Turbulenzen geführt. Im Vergleich dazu soll hier die Auswirkung der radialen Schichtung auf die quasi-keplerische Strömung untersucht werden, wobei erhebliche radiale thermische Effekte in realen Situationen berücksichtigt werden. Um dieses Problem zu lösen, werden wir drei Methoden kombinieren, von der linearen Stabilitätsanalyse über die schwach nichtlineare Stabilitätsanalyse bis hin zu hochturbulenten Regimen bei extremen Parametern. Die möglichen unterkritischen und überkritischen Übergänge bei verschiedenen Parametern werden untersucht, und es werden direkte numerische Simulationen durchgeführt, um das ultimative Regime, die Obergrenze für den Drehimpulstransport, zu erreichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China, Singapur
• Kooperationspartner: Professor Chao Sun, Ph.D.; Professor Dr. Mengqi Zhang, Ph.D.