Physikalische Prozesse
Bei den typischen Dichten und Temperaturen in Akkretionsscheiben ist die Viskosität zu gering, um die Drift nach innen anzutreiben. Man geht davon aus, dass die Reibung durch Turbulenzen entsteht, die durch die Rotation der Scheibe entstehen und die bereits vorhandenen Magnetfelder verstärken. Diese Turbulenz sorgt für die effektive Viskosität, die die Drift der Materie nach innen antreibt, während der überschüssige Drehimpuls nach außen transportiert wird.
Wenn sich die Materie in der Scheibe dem Accretor nähert, wird sie aufgrund der stärkeren Gravitationskraft schneller und bewegt sich mit Überschallgeschwindigkeit auf einer spiralförmigen Bahn, während sie mit Unterschallgeschwindigkeit allmählich nach innen driftet. Handelt es sich bei dem Akkretor um einen normalen Hauptreihenstern, beträgt die Bahngeschwindigkeit Hunderte von Kilometern pro Sekunde. In den extremsten Fällen von Neutronensternen oder Schwarzen Löchern nähert sich die Umlaufgeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit und muss daher durch die Relativitätstheorie beschrieben werden. Die Emission der Scheibe zeigt relativistische Effekte wie die Gravitationsrotverschiebung, bei der die Wellenlänge des emittierten Lichts zu längeren Wellenlängen verschoben wird.
Da das Scheibenmaterial Energie verlieren muss, um an das zentrale Objekt zu akkretieren, wird das Material in der Scheibe heiß, und die erzeugte Wärme entweicht durch beide Seiten der Scheibe. Bei Röntgendoppelsternen, bei denen der Akkretor ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch ist, liegen die Temperaturen in den Akkretionsscheiben zwischen einigen tausend und mehreren Millionen Kelvin. Daher emittiert die Scheibe Licht von infraroten bis zu niederenergetischen (weichen) Röntgenwellenlängen. Häufig können Teile der Scheibe verdampfen und eine noch heißere Korona mit geringer Dichte bilden, ähnlich der der Sonne, die Strahlung im hochenergetischen (harten) Röntgenbereich aussendet.
Viel lässt sich aus detaillierten Spektralstudien (siehe Spektroskopie) der Emission von Akkretionsscheiben lernen. Die Kontinuumsemission gibt Aufschluss über die Geschwindigkeit, mit der Masse durch die Scheibe fließt, und über die Temperaturverteilung auf der Oberfläche der Scheibe. Die Linienemission und ihre detaillierte Form ermöglichen die Messung von Systemparametern. In den besten Fällen lassen sich die Masse und die Rotationsgeschwindigkeit des zentralen kompakten Objekts durch die detaillierte Analyse der Wellenlänge und Form bestimmter Spektrallinien des Eisens bestimmen. Diese Linien sind der beste Beweis für die Existenz von Schwarzen Löchern.
Viele verschiedene akkretierende Objekte, darunter Quasare, Radiogalaxien, Röntgendoppelsterne und junge Sterne, stoßen einen Teil des akkretierten Materials in Form von Überschalljets von ihren Polen aus (siehe Radiojet). Es wird allgemein angenommen, dass diese Jets wahrscheinlich durch magnetische Kräfte angetrieben werden, die in den Magnetfeldlinien entstehen, die durch die Rotation der Scheibe schraubenförmig verdreht werden und senkrecht zu ihr ausgerichtet sind.
Juhan Frank