Аккреция (космос)

Аккреция ( лат. accretio - Прирост, увеличение) - процесс падения вещества на массивное космическое тело из окружения под действием силы тяжести. Аккреция является непременным стадией формирования звезд, планет и других небесных тел.

Радиоисточник G359.23-0.82 (Мышь): Пульсар PSR J1747-2958, движущегося со скоростью ~ 600 км / с через межзвездный газ. Видно конус ударной волны (радиозображення, синий цвет) и облака плазмы, разогретые вторичной ударной волной на границе магнитосферы (рентгеновское изображение, желтый цвет)

1. Виды аккреции

Аккреции характеризуют режимом течения вещества на центр тяжести и выделяют четыре типа аккреции [1] :

  • Сферически-симметричная аккреция (аккреция Бонди) возникает, когда скорость массивного тела относительно окружения меньше скорости звука, и вещество окружение не имеет крутящего момента.
  • Цилиндрическая аккреция (акрекция Бонди-Хойла-Литтлтона) происходит, когда скорость массивного тела относительно окружения превышает скорость звука, и вещество среды не имеет момента вращения. Аккреция происходит в конусе, расположенном позади тела йй ограниченном ударной волной.
  • При аккреции вещества, имеющего определенный момент вращения, утворююеться аккреционный диск.
  • Если наблюдается и дисковая, и квазисферична аккреция речь идет о о двопотокову аккреции.

Вследствие аккреции гравитационная энергия движущейся вещества превращается в тепло, вещество разогревается и излучает электромагнитные волны.

Аккреция на тело, которое излучает ( звезду), возможна лишь при условии, что светимость этого тела не превышает некоторую критическую черту (границу Едингтона), при которой гравитационные силы уравновешены давлением излучения.


2. Аккреция в магнитном поле

При аккреции плазмы на небесное тело, имеющее собственное магнитным полем, механизмы аккреции определяются магнитогидродинамических взаимодействием плазмы с магнитным полем.

Если давление магнитного поля вблизи небесного тела превышает газовое давление плазмы, что акрециюе, то аккреция останавливается на расстоянии альвенивського радиуса, то есть на границе магнитосферы и направляется на магнитные полюса небесного тела. Необходимым условием аккреции плазмы на магнитные полюса является ее проникновение внутрь магнитосферы, которое происходит за счет развития гидромагнитных неустойчивостей типа неустойчивости Рэлея-Тейлора. Предел магнитосферы (магнитопауза) определяется условием равенства давлений магнитного поля и плазмы, т.е. радиус магнитосферы (альвенивский радиус r_A ) Определяется соотношением:

{1 \ over {8 \ pi}} B ^ 2 (r_A) = {1 \ over 2} \ rho V ^ 2 (r_A)

где В - магнитная индукция небесного тела, \ Rho и V - соответственно плотность и скорость потока плазмы.


3. Аккреция в тесных двойных системах

Изображение переменной звезды Миры (Омикрон Кита), сделанное космическим телескопом им. Хаббл в ультрафиолетовом диапазоне. На фотографии видно аккреционный "хвост", направленный от основного компонента - красного гиганта к компаньону - белого карлика

В случае двойных систем аккреция существенно асимметрична и может вносить существенный вклад в эволюцию как самой системы, так и ее компонент. Интенсивная аккреция в двойных системах происходит когда в процессе эволюции одна из компонент заполняет свою полость Роша, что приводит к перетеканию вещества на соседнюю звезду через внутреннюю точку Лагранжа L 1. В этом процессе вещество, перетекает, образует аккреционный диск, ответственный за многие наблюдаемых феноменов рентгеновских источников.


4. Астрономические феномены, которые вызваны аккреции

Интересные явления вызывает аккреция на компактную компонента двойной системы, проеволюционувала.

  • Нестационарная аккреция на белые карлики в случае, если компаньоном является массивный красный карлик, приводит к возникновению карликовых новых (звезд типа U Gem (UG) и новоподобные переменных звезд.
  • Аккреция на белые карлики, имеющие сильное магнитное поле, направляется к магнитным полюсам белого карлика, и циклотронный механизм излучения акрециюючои плазмы в приполярных областях вызывает сильную поляризацию излучения в видимой области (поляры и промежуточные поляры).
  • Аккреция на белые карлики богатой водород вещества приводит к ее накоплению на поверхности (состоящий преимущественно из гелия) и разогрева до температур реакции синтеза гелия, что в случае развития тепловой неустойчивости приводит к взрыву, который наблюдается как вспышка новой звезды.
  • Довольно длительная и интенсивная аккреция на массивный белый карлик может привести к превышению ним предела Чандрасекара и гравитационного коллапса, который наблюдается как вспышка сверхновой типа Ia.
  • Аккреция на поверхность нейтронных звезд сопровождаются накоплением их на поверхности и образованием вырожденной оболочки (см. вырожденный газ), богата водород и гелий, что приводит к взрывному термоядерного синтеза. Такие объекты наблюдаются как вспыхивающие рентгеновские источники с периодом от нескольких часов до нескольких дней ( барстеров).
  • При аккреции на нейтронные звезды, имеющие сильное магнитное поле, давление магнитного поля в магнитосфере нейтронной звезды сравнивается с давлением акрециюючого потока ионизированного вещества и направляет поток акрециюючои плазмы в область магнитных полюсов. Вследствие вращения нейтронной звезды наблюдается периодические изменения излучения; такие системы наблюдаются как рентгеновские пульсары.
  • При аккреции на черные дыры сверхгорячего аккреционный диск наблюдается как рентгеновский источник.

Примечания

  1. Аккреция - www.franko.lviv.ua/publish/astro/bukvy/a1.pdf / / Астрономический энциклопедический словарь - www.franko.lviv.ua / publish / astro / Под общей редакцией И. А. Климишина и А. А. Корсунь. - Львов: ЛНУ-ГАО НАНУ, 2003. - С. 14-15. - ISBN 966-613-263-X, УДК 52 (031)