Procesy fizyczne

Wobec typowych gęstości i temperatur w dyskach akrecyjnych, lepkość jest zbyt mała, aby napędzać dryf do wewnątrz. Uważa się, że tarcie pochodzi z turbulencji spowodowanej rotacją dysku, wzmacniającą wszelkie pola magnetyczne, które już tam są. Turbulencje te zapewniają efektywną lepkość, która napędza dryf materii do wewnątrz, jednocześnie transportując nadmiar pędu na zewnątrz.

Jak materia w dysku zbliża się do akreatora, przyspiesza w odpowiedzi na silniejsze przyciąganie grawitacyjne i porusza się po spiralnej ścieżce z ponaddźwiękowymi prędkościami orbitalnymi, podczas gdy nadal stopniowo dryfuje do wewnątrz z prędkościami poddźwiękowymi. Jeśli akretor jest normalną gwiazdą ciągu głównego, prędkość orbitalna wynosi setki kilometrów na sekundę. W najbardziej ekstremalnych przypadkach gwiazd neutronowych lub czarnych dziur, ruch orbitalny zbliża się do prędkości światła i dlatego musi być opisany przez teorię względności. Emisja z dysku wykazuje takie efekty relatywistyczne jak redshift grawitacyjny, w którym długość fali emitowanego światła jest przesunięta ku dłuższym falom.

Ponieważ materiał dysku musi tracić energię na akrecję na obiekt centralny, materiał w dysku nagrzewa się, a wytworzone ciepło ucieka przez obie strony dysku. W rentgenowskich układach podwójnych, gdzie akrektorem jest gwiazda neutronowa lub czarna dziura, temperatury w dyskach akrecyjnych wahają się od kilku tysięcy do kilku milionów kelwinów. Dlatego dysk emituje światło od podczerwieni do niskoenergetycznego (miękkiego) promieniowania rentgenowskiego. Często części dysku mogą parować, tworząc jeszcze gorętszą koronę o niskiej gęstości, podobną do słonecznej, emitującą promieniowanie w zakresie wysokoenergetycznego (twardego) promieniowania rentgenowskiego.

Wiele można się dowiedzieć ze szczegółowych badań spektralnych (patrz spektroskopia) emisji z dysków akrecyjnych. Emisja kontinuum dostarcza wskazówek na temat tempa przepływu masy przez dysk oraz rozkładu temperatury na powierzchni dysku. Emisja liniowa i jej szczegółowy kształt pozwalają zmierzyć parametry układu. W najlepszych przypadkach, masa i prędkość rotacji centralnego zwartego obiektu może być określona poprzez szczegółową analizę długości fali i kształtu pewnych linii widmowych żelaza. Linie te stanowią najlepszy dowód na istnienie czarnych dziur.

Wiele różnych obiektów akrecyjnych, w tym kwazary, galaktyki radiowe, rentgenowskie układy podwójne i młode gwiazdy, wyrzuca część akrecji ze swoich biegunów w postaci ponaddźwiękowych dżetów (patrz dżet radiowy). Powszechnie uważa się, że dżety te są prawdopodobnie napędzane przez siły magnetyczne powstające w liniach pola magnetycznego, które są spiralnie skręcone przez rotację dysku i skierowane prostopadle do niego.

Juhan Frank

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.