Аккре́ция ( лат. «приращение, увеличение» от «прирастать») — процесс приращения массы небесного тела путём гравитационного притяжения материи (обычно газа ) на него из окружающего пространства .

Аккреция в однородной среде

Для неподвижной относительно тела газовой среды аккреция сферически симметрична . В случае излучающих тел ( звёзд ) сферически симметричная аккреция газа возможна только при условии, что светимость тела не превышает критическую светимость , то есть гравитационные силы превышают давление излучения тяготеющего тела.

Для движущихся гравитирующих тел аккреция близка к сферически симметричной при скорости движения тела меньшей скорости звука в среде. При сверхзвуковых скоростях движения гравитирующего тела сквозь газовую среду, аккреция на него происходит в конусе, расположенном позади тела (точнее, позади вектора скорости тела) и ограниченном вызванной им ударной волной .

Аккреция в магнитном поле

При аккреции плазмы на небесное тело, обладающее собственным магнитным полем , механизмы аккреции определяются магнитогидродинамическим взаимодействием плазмы с магнитным полем.

Если давление магнитного поля в окрестностях небесного тела превышает газовое давление аккрецируемой плазмы, то аккреция останавливается на расстоянии альвеновского радиуса, то есть на границе магнитосферы , и направляется на магнитные полюса небесного тела. Необходимым условием аккреции плазмы на магнитные полюса является её проникновение внутрь магнитосферы, которое происходит за счёт развития магнитогидродинамических неустойчивостей типа неустойчивости Рэлея — Тейлора . Граница магнитосферы ( магнитопауза ) определяется условием равенства давлений магнитного поля и набегающей плазмы, то есть радиус магнитосферы (альфвеновский радиус ${\displaystyle r_{A}}$ ) определяется соотношением:

${\displaystyle {1 \over {8\pi }}B^{2}(r_{A})={1 \over 2}\rho V^{2}(r_{A}),}$

где ${\displaystyle B}$ — магнитное поле небесного тела, ${\displaystyle \rho }$ и ${\displaystyle V}$ — соответственно плотность и скорость потока набегающей плазмы.

Аккреция в тесных двойных системах

В случае двойных систем аккреция существенно асимметрична и может вносить значительный вклад в эволюцию как самой системы, так и её компонентов. Наиболее интенсивная аккреция в двойных системах происходит, когда в процессе эволюции один из компонентов заполняет свою полость Роша , что приводит к перетеканию вещества на соседнюю звезду через внутреннюю точку Лагранжа ${\displaystyle L_{1}}$ . В этом процессе перетекающее вещество образует аккреционный диск , ответственный за многие наблюдательные феномены рентгеновских источников.

Астрономические феномены, вызываемые аккрецией

Наиболее интересные явления вызываются аккрецией на компактную проэволюционировавшую компоненту двойной системы.

• Нестационарная аккреция на белые карлики в случае, если компаньоном является массивный красный гигант , приводит к возникновению карликовых новых (звёзд типа U Gem (UG) и новоподобных переменных звёзд.
• Аккреция на белые карлики, обладающие сильным магнитным полем, направляется в район магнитных полюсов белого карлика, и циклотронный механизм излучения аккрецирующей плазмы в околополярных областях вызывает сильную поляризацию излучения в видимой области ( поляры и промежуточные поляры ).
• Аккреция на белые карлики богатого водородом вещества приводит к его накоплению на поверхности (состоящей преимущественно из гелия ) и разогреву до температур реакции синтеза гелия, что, в случае развития тепловой неустойчивости приводит к взрыву, наблюдаемому как вспышка новой звезды .
• Достаточно длительная и интенсивная аккреция на массивный белый карлик приводит к превышению его массой предела Чандрасекара и гравитационному коллапсу , наблюдаемому как вспышка сверхновой типа Ia .
• Аккреция на поверхность нейтронных звёзд с накоплением на её поверхности и образованием вырожденной оболочки (см. вырожденный газ ), богатой водородом и гелием, приводит к взрывному термоядерному синтезу. Такие объекты наблюдаются как вспыхивающие рентгеновские источники с периодом от нескольких часов до нескольких дней ( барстеры ).
• При аккреции на нейтронные звезды, обладающие сильным магнитным полем, давление магнитного поля в магнитосфере нейтронной звезды сравнивается с давлением аккрецирующего потока ионизированного вещества и канализирует поток аккрецирующей плазмы в область магнитных полюсов. Вследствие вращения нейтронной звезды наблюдаемый поток излучения периодичен; такие системы наблюдаются как рентгеновские пульсары .
• При аккреции на чёрные дыры сверхгорячий аккреционный диск наблюдается как рентгеновский источник .

См. также

• Аккреция Бонди

Примечания

Ссылки

• Постнов К. А .
• Самусь Н. Н .
• Сулейманов В. Ф .
• Bryan Gaensler et al . (англ.)
• (англ.)