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Inestabilidad de las ondas de Rossby

Inestabilidad de las ondas de Rossby en un disco kepleriano. [1]

La inestabilidad de las ondas de Rossby ( RWI ) es un concepto relacionado con los discos de acreción astrofísicos . En discos no autogravitantes, por ejemplo alrededor de estrellas recién formadas, la inestabilidad puede ser provocada por una protuberancia axisimétrica, en algún radio , en la densidad de masa de la superficie del disco. Da lugar a una perturbación no axisimétrica de crecimiento exponencial en las proximidades de vórtices anticiclónicos . Estos vórtices son regiones de alta presión y, en consecuencia, actúan para atrapar partículas de polvo que a su vez pueden facilitar el crecimiento planetesimal en discos protoplanetarios. [2] Los vórtices de Rossby en los discos alrededor de estrellas y agujeros negros pueden causar las modulaciones cuasiperiódicas observadas de la emisión térmica del disco.

Las ondas de Rossby , llamadas así por Carl-Gustaf Arvid Rossby , son importantes en las atmósferas planetarias y los océanos y también se conocen como ondas planetarias . [3] [4] [5] [6] Estas ondas tienen un papel importante en el transporte de calor desde las regiones ecuatoriales a las polares de la Tierra. Pueden tener un papel en la formación de la Gran Mancha Roja de larga duración ( años) en Júpiter, que es un vórtice anticiclónico . [7] Las ondas de Rossby tienen la notable propiedad de tener la velocidad de fase opuesta a la dirección del movimiento de la atmósfera o el disco en el marco comóvil del fluido. [2] [3]

La teoría de la inestabilidad de las ondas de Rossby en los discos de acreción fue desarrollada por Lovelace et al. [8] y Li et al. [9] para discos keplerianos delgados con autogravedad despreciable y anteriormente por Lovelace y Hohlfeld [10] para galaxias de discos delgados donde la autogravedad puede o no ser importante y donde la rotación es en general no kepleriana.

La inestabilidad de las ondas de Rossby se produce debido a que la onda local queda atrapada en un disco. Está relacionada con la inestabilidad de Papaloizou y Pringle; [11] [12] donde la onda queda atrapada entre los radios interno y externo de un disco o toro.

Referencias

  1. ^ Lovelace, RV E.; Romanova, MM (2014). "Inestabilidad de las ondas de Rossby en discos astrofísicos". Fluid Dynamics Research . 46 (4): 041401. arXiv : 1312.4572 . Código Bibliográfico :2014FlDyR..46d1401L. doi :10.1088/0169-5983/46/4/041401. S2CID  118504602.
  2. ^ ab Lyra, W.; Johansen, J.; Zsom, A.; Klahr, H.; Piskunov, N. (abril de 2009). "Estallidos de formación de planetas en los límites de la zona muerta en simulaciones numéricas 2D de discos circunestelares". Astronomía y astrofísica . 497 (3): 869–888. arXiv : 0901.1638 . Bibcode :2009A&A...497..869L. doi :10.1051/0004-6361/200811265. S2CID  15820108.
  3. ^ ab Rossby, C.-G. (1939). "Relación entre las variaciones en la intensidad de la circulación zonal de la atmósfera y los desplazamientos de los centros de acción semipermanentes". Journal of Marine Research . 2 : 38–55. doi :10.1357/002224039806649023. S2CID  27148455.
  4. ^ Brekhovskikh, Leonid; Goncharov, Valery (1985). "Ondas en fluidos rotatorios". Mecánica de continuos y dinámica de ondas . Serie Springer sobre fenómenos ondulatorios. Vol. 1. págs. 236–261. doi :10.1007/978-3-642-96861-7_11. ISBN 978-3-642-96863-1.
  5. ^ Chelton, DB; Schlax, MG (1996). "Observaciones globales de las ondas oceánicas de Rossby" (PDF) . Science . 272 ​​(5259): 234–238. Bibcode :1996Sci...272..234C. doi :10.1126/science.272.5259.234. S2CID  126953559.
  6. ^ Lindzen, Richard S. (1988). "Inestabilidad del flujo de cizallamiento paralelo al plano (hacia una imagen mecanicista de cómo funciona)". Geofísica pura y aplicada . 126 (1): 103–121. Código Bibliográfico :1988PApGe.126..103L. doi :10.1007/BF00876917. S2CID  128547643.
  7. ^ Marcus, Philip S. (1993). "La Gran Mancha Roja de Júpiter y otros vórtices". Revista Anual de Astronomía y Astrofísica . 31 : 523–569. Código Bibliográfico :1993ARA&A..31..523M. doi :10.1146/annurev.aa.31.090193.002515.
  8. ^ Lovelace, RVE; Li, H.; Colgate, SA; Nelson, AF (marzo de 1999). "Inestabilidad de las ondas de Rossby en los discos de acreción keplerianos". The Astrophysical Journal . 513 (2): 805–810. arXiv : astro-ph/9809321 . Código Bibliográfico :1999ApJ...513..805L. doi :10.1086/306900. S2CID  8914218.
  9. ^ Li, H.; Finn, JM; Lovelace, RVE; Colgate, SA (2000). "Inestabilidad de las ondas de Rossby en discos de acreción delgados. II. Teoría lineal detallada". The Astrophysical Journal . 533 (2): 1023–1034. arXiv : astro-ph/9907279 . Código Bibliográfico :2000ApJ...533.1023L. doi :10.1086/308693. S2CID  119382697.
  10. ^ Lovelace, RVE; Hohlfeld, RG (1978). "Inestabilidad de masa negativa de galaxias planas". The Astrophysical Journal . 221 : 51. Bibcode :1978ApJ...221...51L. doi :10.1086/156004.
  11. ^ Papaloizou, JCB; Pringle, JE (1984). "La estabilidad dinámica de discos que rotan diferencialmente con momento angular específico constante". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 208 (4): 721–750. Bibcode :1984MNRAS.208..721P. doi : 10.1093/mnras/208.4.721 .
  12. ^ Papaloizou, JCB; Pringle, JE (1985). "La estabilidad dinámica de discos que rotan diferencialmente - II". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 213 (4): 799–820. Bibcode :1985MNRAS.213..799P. doi : 10.1093/mnras/213.4.799 .

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