Akkretionsscheibe
Akkretionsscheibe in einem Röntgendoppelstern (künstlerische Darstellung)

Eine Akkretionsscheibe ist in der Astrophysik eine um ein zentrales Objekt rotierende Scheibe, die Materie in Richtung des Zentrums transportiert (akkretiert). Sie kann aus atomarem Gas oder Staub (Standardscheibe) oder aus verschieden stark ionisiertem Gas (Plasma) bestehen.

Inhaltsverzeichnis

Mechanismus der Akkretion

Da eine Gasscheibe nicht als starrer Körper, sondern differentiell um das Zentralobjekt rotiert (die inneren Bereiche rotieren aufgrund der Keplerschen Gesetze schneller), ergeben sich Reibungs- und Scherkräfte. Durch solche und andere turbulente Prozesse in der Scheibe werden Teilchen in Richtung des Zentralobjekts befördert, so dass das Zentralobjekt Masse gewinnt (akkretiert). Dazu müssen diese Teilchen ihren Drehimpuls nach außen abführen (Drehimpulserhaltung). Das geschieht, indem ein Teilchen seinen Drehimpuls auf ein anderes überträgt, das als Folge vom Zentralobjekt "weggedrückt" wird.

Die molekulare Viskosität ist zu klein, um für den Drehimpulsübertrag (in der nötigen Größenordnung) verantwortlich zu sein. Deshalb nimmt man an, dass die Scheibe turbulent wird und die Turbulenz eine Viskosität erzeugt. Bei schwach ionisierten Scheiben übernehmen die Magnetfelder, die die Ionen unvermeidlich mit sich tragen, eine wichtige Rolle. Sie bewirken Instabilität (Magnetorotationsinstabilität (MRI)), die zu Turbulenz in der Scheibe und damit zu einer dynamischen Viskosität führen. Diese ermöglicht schließlich Akkretion, das heißt Zuführen des Scheibenmaterials zum Zentralkörper. Die Theorie zur Beschreibung von Plasmen in Magnetfeldern ist die Magnetohydrodynamik (MHD).

Auftreten von Akkretionsscheiben

Typische Akkretionsscheiben befinden sich um junge Sterne (die sich so bilden und an Masse gewinnen), um Quasare und um Schwarze Löcher, aber auch um zahlreiche andere Objekte der Astronomie. Bei den kompakten Objekten (Neutronenstern, Schwarzes Loch, etc.) wird in Akkretionsscheiben genügend potentielle Gravitationsenergie umgesetzt, um die Scheibe hell leuchten zu lassen. Dieser Mechanismus kann je nach Kompaktheit (Quotient Masse/Radius des Objektes) bis zu 20-mal so effektiv sein wie die Erzeugung von Strahlung durch nukleare Prozesse, wie zum Beispiel die Kernfusion. Nur so sind die hohen Leuchtkräfte von Quasaren zu erklären, die trotz ihrer großen Entfernung sichtbar sind.

Siehe auch: Protoplanetare Scheibe, Sonnennebel

Literatur

  • Juhan Frank, Andrew R. King und Derek J. Raine: Accretion power in astrophysics. In: Cambridge Astrophysics Series 21, Cambridge University Press 1985

Weblinks


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