SWADEX-II eröffnet einen neuen Weg zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Staub und Gas in protoplanetaren Scheiben, die für Planetenbildung relevant sein könnte. Durch die Verwendung eines Wassertornados mit entgegengesetzten Wasserstrahlen wird eine hyperbolische freie Oberfläche erzeugt, die wie ein effektives Gravitationspotential wirkt. Der Aufbau ist diagnostisch sehr zugänglich und geometrisch flexibel. Wir können zeigen, dass Tracerpartikel ein Keplersches Rotationsprofil ausweisen und die Dynamik mit dem dritten und zweiten Keplerschen Gesetz übereinstimmt. Einer der größten Vorteile dieses speziellen Aufbaus ist die Möglichkeit, ein großes Verhältnis zwischen innerem und äußerem Radius zu erreichen, was die Untersuchung globaler Dynamik anstelle von lokalen Scherströmungen ermöglicht. Das Experiment ermöglicht die Bestimmung dimensionsloser Größen wie der Reynoldszahl und der Stokes-Zahlen der Tracerpartikel. Die gemessenen effektiven Reynoldszahlen liegen im Bereich für turbulente protoplanetare Scheiben. Die beobachteten Stokes-Zahlen liegen in dem Bereich der Staubkomponenten.

Veröffentlichungen

S. Knauer, S. Schütt, M. Flock, F. Scharmer, S. Haag, N. Fahrenkamp, A. Melzer, D.M. Siegel, P. Manz ‘A tornado-based laboratory model for Keplerian flows’, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 542, L67 (2025)