 |
Este aviso fue puesto el 30 de junio de 2016.
|
Imagen tomada por el
Telescopio espacial Hubble
de un disco de acrecimiento rodeando el
agujero negro
del nucleo de la
galaxia eliptica
NGC 4261
.
Un
disco de acrecimiento
o
disco de acrecion
es una estructura en forma de disco, compuesto de gas y polvo girando en torno a un objeto central masivo. El material del disco, por perdida de energia rotacional, tiende a decaer hacia el centro, donde la masa se suma a la del objeto central. La dinamica de estos objetos astrofisicos esta gobernada principalmente por la ley de
conservacion
del
momento angular
. El disco puede ser extenso verticalmente dando lugar a una estructura de tipo
toroidal
. Los discos de acrecimiento pueden encontrarse alrededor de
agujeros negros
,
nucleos de galaxias activos
(en ingles mas llamados por su acronimo:
AGN
Active Galactic Nuclei
), o alrededor de estrellas muy jovenes en proceso de
formacion
. En este ultimo caso, se denominan tambien
discos circunestelares
y usualmente, los sistemas planetarios se originan a partir de discos de este tipo. Despues, la diferencia de densidades de materia en el disco de acrecion, causara que se formen cumulos de donde el resto de los elementos del sistema se terminen de formar, como planetas y sus satelites.
[
1
]
En estos sistemas astrofisicos de altas
densidades de energia
, particulas cargadas como
protones
y
nucleos atomicos
pueden ser acelerados a
velocidades relativistas
y generar
rayos cosmicos de ultra-altas energias
, los cuales son un tipo de
radiacion cosmica
con un espectro de energia mas alto al habitual observado en astronomia.
[
2
]
A modo de ejemplo, cuando se deja caer
miel
lentamente desde un envase, se crea una especie de disco de acrecimiento entre la
Tierra
y la miel del envase, debido a la gravedad. Esto es, basicamente, un disco de acrecimiento ya que se forma con principios similares en cuestiones gravitatorias. Podria decirse que, en la Tierra, la consistencia de la miel (y liquidos similares) posee un comportamiento parecido al de la masa estelar que constituye un disco de acrecimiento, el cual esta hecho del
plasma
que compone las estrellas.
Una
estrella
u otro astro situado en un
sistema binario
puede tambien formar un disco de acrecimiento robando materia de las capas exteriores de su companera. Esta materia forma un anillo en torno a la estrella captora, pudiendo llegar a caer sobre la superficie de la misma tras describir una trayectoria en espiral. Debido a las enormes velocidades que alcanza la materia en dicha caida se observa una fuerte emision de
rayos X
, que ha servido para detectar objetos que no emiten radiacion por si solos, como es el caso de las
estrellas de neutrones
o los
agujeros negros
. Estos sistemas binarios se conocen como
binarias de rayos X
.
Formacion de discos de acrecimiento
[
editar
]
Representacion artistica de un disco de acrecimiento en una estrella alimentado por material procedente de su companera binaria.
El disco es una estructura comun en el universo. Tanto
galaxias
como
estrellas
se han formado a la vez en discos de acrecimiento de muy diferentes dimensiones. El motivo que origina tan comunes estructuras a partir de informes nubes de gas es sencillo. Casi toda masa de gas posee un cierto
momento angular
, una minima cantidad de rotacion. Es decir, las inmensas nubes que se colapsan formando estas estructuras giran inicialmente, aunque sea muy lentamente. El sistema de gas en rotacion se mantiene en un delicado equilibrio que se puede romper debido a la
onda de presion
de una
supernova
o a que alcanza una cantidad de
masa critica
, por ejemplo. Cuando sobreviene la inestabilidad y la nube se comprime por el efecto creciente de la gravedad, esta empieza a experimentar ciertos cambios que la conduciran a formar un disco.
Al comprimirse la nube gira mas deprisa por conservacion del momento angular. Pero este giro solo ocurre a lo largo de su plano de giro. En las zonas de mayor
rotacion
la
fuerza centrifuga
adquiere cada vez mayor intensidad. Esta
asimetria
cada vez mas acusada es la que, poco a poco, acaba por dar forma al disco. Las regiones suprayacentes y subyacentes al plano de giro, es decir los polos, caen libres a gran velocidad mientras que el gas que gira a lo largo de dicho plano se ve muy frenado por la creciente fuerza centrifuga. Asi pues, la accion combinada de rotacion y
gravedad
es la que, al final, dara la caracteristica forma de disco.
Los discos de acrecimiento mas activos presentan fuertes
chorros
de emision de material a lo largo del eje de rotacion. Este fenomeno se denomina comunmente
difusion ambipolar
. La estructura y naturaleza de los mecanismos de emision en chorro no se conocen con precision aunque se cree que tienen que ver con la presencia de un fuerte
campo magnetico
. El material central fuertemente
ionizado
escupe una parte de si a traves de las
lineas de campo
que actuan a modo de
guias
.
Discos de acrecimiento alrededor de estrellas jovenes
[
editar
]
Vision artistica de un disco protoplanetario.
Disco secundario de polvo alrededor del sistema AU Microscopii. Imagen del
Telescopio Espacial Hubble
.
La formacion de una estrella a partir de una nube de gas molecular es un proceso que transcurre en escalas de tiempo entre 10
5
y 10
6
anos. Como el momento angular ha de ser conservado, la mayor parte del material cae inicialmente sobre un disco de acrecimiento que lentamente va acumulandose sobre la estrella central. El momento angular es redistribuido hacia las regiones exteriores del disco, es decir, la mayor parte de la masa acreta sobre la estrella central mientras que una pequena parte del material exterior se extiende alejandose y llevandose el momento angular necesario para producir el acrecimiento interior. Estos discos tienen periodos de vida de 1-10 Myr. Las estrellas jovenes muestran senales de acrecimiento por medio de excesos de emision infrarroja (presencia de disco) y ultravioleta (acrecion de material). El disco, iluminado y calentado por la estrella central, puede percibirse en algunas imagenes astronomicas en el infrarrojo y en rangos de onda del milimetrico. Los discos que no pueden resolverse opticamente (extension espacial inferior a la resolucion del instrumento) pueden detectarse por medio de la distribucion espectral de energia (SED
Spectral Energy Distribution
) que presenta un exceso de emision en el infrarrojo.
En caso de ser sistemas multiples, se ha comprobado que se pueden dar dos configuraciones distintas de discos de acrecimiento: o bien se forma un disco alrededor de cada uno de los componentes del sistema y un disco en comun alrededor de todos ellos, o directamente se forma un disco en comun alrededor de los componentes del sistema, sin discos "individuales".
En estrellas jovenes que se encuentran ya dentro de la
secuencia principal
y con edades en torno a 100 millones de anos se pueden observar discos secundarios de polvo sin restos importantes de gas orbitando la estrella central. Estos discos de segunda generacion se formarian a partir de los impactos destructivos entre planetesimales remanentes de la formacion planetaria capaces de producir una gran cantidad de polvo.
Discos de acrecimiento alrededor de objetos compactos
[
editar
]
A menudo, en
sistemas binarios
en los que una de las estrellas es un
objeto compacto
, como un
pulsar
o un
agujero negro
, las observaciones muestran indicios de material circulando desde la estrella brillante hacia el objeto compacto. Esto ocurre cuando la estrella posee sus capas exteriores en el interior del
limite de Roche
del objeto compacto. El material arrancado fluye sobre dicho objeto formando un disco de acrecimiento a su alrededor. En el caso de los agujeros negros, la materia se llega a acelerar tanto que las emisiones de
radiacion
procedentes del
vortice
se dan en la
longitud de onda
de los
rayos X
. Las fuentes de rayos X suelen ser, de hecho, una pista que delata su presencia.
Vease tambien
[
editar
]
Referencias
[
editar
]