Аккреция

АККРЕЦИЯ - падение вещества на космич. тело (звезду, галактику и др.) из окружающего пространства. При наличии межзвёздного газа естественно ожидать, что притяжение его звёздами будет вызывать А. Однако для обычных звёзд характерна не А., а, наоборот, истечение вещества из звёзд. Истекающее вещество выталкивает межзвёздный газ из окрестностей звезды н препятствует А.

А. возможна на белые карлики и нейтронные звёзды. А. на белые карлики рассматривают как наиболее вероятную причину вспышек новых звезд. Наблюдения показывают, что новые звёзды вспыхивают, как правило, в системах двойных звёзд. В таких системах А. может идти за счёт перетекания вещества с одной звезды на другую - от звезды, заполнившей полость Роша, на белый карлик. В аккрецирующем веществе преобладает водород. В самих белых карликах водород отсутствует (он превратился в гелий в результате ядерных реакций при образовании белых карликов). Падающий на поверхность звезды водород накапливается и нагревается до темп-ры, при к-рой начинается термоядерная реакция превращения водорода в гелий. Если скорость выделения теплоты ядерной реакции превысит скорость теплоотвода, то может развиться тепловая неустойчивость и произойдёт взрыв, наблюдаемый как вспышка новой звезды. Вырождение вещества (см. Вырожденный газ) также способствует развитию тепловой неустойчивости. При мощном перетекании вещества процессы, препятствующие А. на одиночные звёзды, не играют, по-видимому, существенной роли. Т. о., тесные двойные звёзды представляют собой системы, где наиболее вероятна А. за счёт перетекания вещества.

Нестационарная А. на белые карлики в тесных двойных системах с маломассивным красным карликом в качестве второго компонента явл. причиной возникновения вспышек т. н. карликовых новых. Если белый карлик в тесной двойной системе обладает сильным магн. полем (~10⁸ Гс), то его излучение, являющееся результатом А., оказывается поляризованным (до 30%). Звёзды этого типа, открытые в 1977 (звезда AM Her), иногда наз. полярами.

А. на нейтронную звезду или чёрную дыру была предложена в качестве механизма, объясняющего природу наблюдаемых космич. источников рентг. излучения. Нейтронная звезда образуется, по всей вероятности, в результате взрыва сверхновой звезды (так образовалась, напр., Крабовидная туманность н находящаяся в ней нейтронная звезда - пульсар). Молодые пульсары - это мощные источники частиц с высокими анергиями, поэтому А. на них не происходит. Со временем истечение вещества из пульсаров становится настолько слабым, что оно не препятствует А. Расчёт показывает, что А. из межзвёздной среды возможна на нейтронные звёзды, возраст к-рых превышает 10⁶-10⁷ лет. Гравитационный потенциал на поверхности нейтронной звезды > 0,15с², где с - скорость света. Т. о., на каждый грамм вещества при А. выделяется в этом случае энергия > 0,15c². Это существенно больше того, что могут дать любые ядерные реакции, для к-рых макс. количество выделенной энергии на 1 г вступившего в реакцию вещества не превышает ~ 0,01с². Поэтому для обеспечения рентг. светимости нейтронной звезды, достаточной для объяснения наблюдаемых рентг. источников, требуется небольшой приток массы ( в год). Но даже такой приток возможен лишь при условии, что вокруг звезды имеется облако газа, плотность к-рого много больше плотности межзвёздной среды, или звезда входит в состав тесной двойной системы и действует механизм перетекания. В двойных системах вещество, перетекающее на компактную звезду, обладает моментом импульса, и поэтому оно не может упасть на звезду, пока момент не будет потерян. В результате вещество образует т. н. аккреционный диск, вращающийся вокруг компактной звезды. Выделяющаяся в диске гравитац. энергия делает его мощным источником излучения, по к-рому можно обнаружить чёрную дыру. Наблюдениями со специализированных рентг. спутников ("Ухуру", "САС-3", "Ариель-5", "ХЕАО А и Б" и др.) обнаружено много рентг. источников, входящих в состав тесных двойных систем и излучающих за счёт А. Около 20 из них (Her Х-1, Cen Х-3 и др.)- рентгеновские пульсары, являющиеся аккрецирующими нейтронными звёздами, а один (Cyg X-1) имеет массу больше 6 и явл., по-видимому, аккрецирующей чёрной дырой.

Развитие тепловой неустойчивости в веществе, поступающем на поверхность нейтронной звезды в результате А. и становящемся вырожденным, часто рассматривается в качестве модели для вспыхивающих рентг. источников (барстеров). А. на массивные чёрные дыры объясняет, возможно, мощные, компактные источники излучения в центрах активных галактик.

Высокая светимость звезды, на к-рую происходит А., может ограничивать А. Примерным пределом светимости при А. явл. критическая светимость.

Если скорость движения звезды или чёрной дыры мала относительно аккрецирующего вещества по сравнению со скоростью звука в нём, то А. близка к сферически-симметричной. При быстром движении гравитирующего тела сквозь газ А. на него происходит в узком конусе, расположенном сзади тела и ограниченном конич. ударной волной.

Важную роль для наблюдательного проявления одиночных аккрецирующих чёрных дыр в Галактике играет магн. поле. Эффективность выделения энергии при сферически-симметричной А. меняется от ~10^-8 в отсутствии магн. поля до ~ 30% при его наличии в падающем веществе. Если чёрная дыра находится в межзвёздной среде с упорядоченным магн. полем, то сферич. симметрия А. нарушается и возможно образование тонкого невращающегося диска, удерживаемого магн. полем и медленно оседающего на чёрную дыру. Наиболее сложно, с точки зрения теории, описание взаимодействия падающего вещества со звездой. Здесь нужно учитывать вращение звезды, влияние её магн. поля, образование ударных волн, детально рассматривать проникновение вещества сквозь магнитосферу аккрецирующей звезды, переход кинетич. энергии потока в энергию излучения, находить спектр этого излучения. Эти вопросы изучены недостаточно.

Лит.:
Зельдович Я. Б., Новиков И. Д., Теория тяготения и эволюция звёзд, М., 1971
На переднем крае астрофизики, пер. с англ., М., 1979.