Dysk akrecyjny

Dysk akrecyjny – wirująca struktura uformowana przez pył i gaz, opadający (poprzez zjawisko akrecji) na silne źródło grawitacji.

Obiektem centralnym przyciągającym grawitacyjnie wirującą materię jest najczęściej czarna dziura, gwiazda neutronowa, biały karzeł bądź młoda gwiazda. Dyski akrecyjne różnią się od struktury typu pierścieni Saturna opadaniem materii ku centrum grawitacyjnemu w wyniku działania lepkości. Siły lepkie są niezbędne, aby materia obdarzona momentem pędu i znajdująca się na orbicie w przybliżeniu kołowej mogła zacieśnić orbitę.

Zacieśnianiu orbity kołowej towarzyszy przekazanie części momentu pędu zewnętrznym obszarom dysku akrecyjnego oraz zamiana części energii potencjalnej na ciepło, a także wzrost prędkości liniowej cząstek. Wytworzone ciepło jest wyświecane jako promieniowanie elektromagnetyczne. Zakres widmowy tego promieniowania zależy od typu obiektu centralnego: dyski akrecyjne wokół młodych gwiazd świecą w podczerwieni, dyski akrecyjne wokół gwiazd neutronowych i czarnych dziur świecą w zakresie rentgenowskim, zaś dyski akrecyjne w kwazarach widoczne są przede wszystkim w zakresie optycznym i nadfioletowym.

Na dyski akrecyjne formujące się wokół czarnych dziur działają znaczne siły grawitacyjne, a lepkość powoduje duże tarcie, szczególnie tuż przy horyzoncie. W galaktycznych czarnych dziurach, takich jak Cygnus X-1, materia rozgrzewa się wtedy do temperatury rzędu miliona kelwinów, emitując promieniowanie rentgenowskie. Dyski w kwazarach nie są tak gorące, ale za to niezwykle jasne – mogą emitować więcej promieniowania niż całe galaktyki.

Opadająca materia dysku akrecyjnego może pochodzić od gwiazdy-towarzysza, jak np. w układach podwójnych gwiazd, takich jak rentgenowskie układy podwójne czy gwiazdy zmienne wybuchowe (układy kataklizmiczne), gdzie oddziaływanie jednej gwiazdy powoduje wysysanie materii z powierzchni gwiazdy drugiej. Najczęściej ma to miejsce, gdy jedna z gwiazd wypełnia swoją powierzchnię Roche’a, ale zjawisko akrecji może też następować, jeżeli jedno z ciał charakteryzuje silny wiatr gwiazdowy. Także wtedy druga z gwiazd ma możliwość przejmowania części tego wiatru i następuje tworzenie się dysku akrecyjnego. Moment pędu akreowanej materii pochodzi w obu przypadkach z orbitalnego ruchu dwóch gwiazd.

Opadająca materia może też pochodzić z protoobłoku gęstego gazu i pyłu, znajdującego się wokół obiektu centralnego, wokół młodych gwiazd i protogwiazd. Masywne czarne dziury w jądrach galaktyk czerpią materię z ośrodka międzygwiazdowego galaktyki macierzystej. W szczególnych przypadkach możliwe jest krótkotrwałe uformowanie się dysku akrecyjnego w wyniku przechwycenia i rozerwania przez czarną dziurę przypadkowo przelatującej gwiazdy.