Processi fisici
Viste le densità e le temperature tipiche dei dischi di accrescimento, la viscosità è troppo bassa per guidare la deriva verso l’interno. Si pensa che l’attrito derivi dalla turbolenza dovuta alla rotazione del disco che amplifica i campi magnetici che sono già presenti. Questa turbolenza fornisce la viscosità effettiva che guida la deriva della materia verso l’interno mentre trasporta il momento angolare in eccesso verso l’esterno.
Quando il materiale nel disco si avvicina all’accretatore, accelera in risposta alla più forte attrazione gravitazionale e si muove lungo un percorso a spirale a velocità orbitali supersoniche mentre continua a scivolare gradualmente verso l’interno a velocità subsoniche. Se l’accretatore è una normale stella di sequenza principale, la velocità orbitale è di centinaia di chilometri al secondo. Nei casi più estremi di stelle di neutroni o buchi neri, il moto orbitale si avvicina alla velocità della luce e quindi deve essere descritto dalla teoria della relatività. L’emissione dal disco mostra effetti relativistici come il redshift gravitazionale, in cui la lunghezza d’onda della luce emessa è spostata verso lunghezze d’onda maggiori.
Perché il materiale del disco ha bisogno di perdere energia per accrescere sull’oggetto centrale, il materiale nel disco si scalda, e il calore generato fuoriesce da entrambi i lati del disco. Nelle binarie a raggi X, dove l’accretatore è una stella di neutroni o un buco nero, le temperature nei dischi di accrescimento vanno da poche migliaia a diversi milioni di kelvin. Pertanto, il disco emette luce dall’infrarosso alle lunghezze d’onda dei raggi X a bassa energia (soft). Spesso parti del disco possono evaporare per formare una corona a bassa densità ancora più calda, simile a quella del Sole, che emette radiazioni nella gamma dei raggi X ad alta energia (dura).
Molto si può imparare da studi spettrali dettagliati (vedi spettroscopia) dell’emissione dei dischi di accrescimento. L’emissione del continuum fornisce indizi sulla velocità con cui la massa scorre attraverso il disco e sulla distribuzione della temperatura sulla superficie del disco. L’emissione di linea e la sua forma dettagliata permettono di misurare i parametri del sistema. Nei casi migliori, la massa e la velocità di rotazione dell’oggetto compatto centrale possono essere determinate attraverso l’analisi dettagliata della lunghezza d’onda e della forma di certe linee spettrali del ferro. Queste linee forniscono la migliore prova dell’esistenza dei buchi neri.
Molti oggetti accretanti diversi, tra cui quasar, radio galassie, binarie a raggi X e giovani stelle, espellono parte del materiale accretato dai loro poli sotto forma di getti supersonici (vedi getto radio). Si pensa generalmente che questi getti siano probabilmente spinti da forze magnetiche che nascono nelle linee del campo magnetico che sono elicoidalmente contorte dalla rotazione del disco e che sono dirette perpendicolarmente ad esso.
Juhan Frank