Disco de acrecimiento

Imagen tomada por el Telescopio espacial Hubble de un disco de acrecimiento rodeando el agujero negro del núcleo de la galaxia elíptica NGC 4261.

Un disco de acrecimiento o disco de acreción es una estructura en forma de disco de gas y polvo alrededor de un objeto central masivo. El disco alimenta el cuerpo central siendo atraído por éste y contribuyendo a su aumento de masa. La dinámica de estos objetos astrofísicos está gobernada principalmente por la ley de conservación 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, núcleos de galaxias activos o AGN (Active Galactic Nuclei) o alrededor de estrellas muy jóvenes en proceso de formación. En este último caso se denominan también discos circunestelares. En los sistemas planetarios se originan a partir de discos de este tipo (mediante fenómenos de acrecimiento (o agregación) de gas y polvo ( o partículas originarias)) la o las estrellas, los planetas, satélites y ulteriormente los cuerpos menores del sistema.

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, básicamente, un disco de acrecimiento ya que se forma con principios similares en cuestiones gravitatorias. Podría decirse que, en la Tierra, la consistencia de la miel (y líquidos similares) posee un comportamiento parecido al de la masa estelar que constituye un disco de acrecimiento, el cual está hecho del plasma que compone las estrellas.

Una estrella u otro astro situado en un sistema binario puede también formar un disco de acrecimiento robando materia de las capas exteriores de su compañera. 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 caída se observa una fuerte emisión de rayos X, que ha servido para detectar objetos que no emiten radiación por sí solos, como es el caso de las estrellas de neutrones o los agujeros negros. Estos sistemas binarios se conocen como binarias de rayos X.

Formación de discos de acrecimiento

Representación artística de un disco de acrecimiento en una estrella alimentado por material procedente de su compañera binaria.

El disco es una estructura común 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 mínima cantidad de rotación. Es decir, las inmensas nubes que se colapsan formando estas estructuras giran inicialmente, aunque sea muy lentamente. El sistema de gas en rotación se mantiene en un delicado equilibrio que se puede romper debido a la onda de presión de una supernova o a que alcanza una cantidad de masa crítica, por ejemplo. Cuando sobreviene la inestabilidad y la nube se comprime por el efecto creciente de la gravedad ésta empieza a experimentar ciertos cambios que la conducirán a formar un disco.

Al comprimirse la nube gira más deprisa por conservación del momento angular. Pero este giro solo ocurre a lo largo de su plano de giro. En las zonas de mayor rotación la fuerza centrífuga adquiere cada vez mayor intensidad. Esta asimetría cada vez más 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 centrífuga. Así pues, la acción combinada de rotación y gravedad es la que, al final, dará la característica forma de disco.

Los discos de acrecimiento más activos presentan fuertes chorros de emisión de material a lo largo del eje de rotación. Este fenómeno se denomina comúnmente difusión ambipolar. La estructura y naturaleza de los mecanismos de emisión en chorro no se conocen con precisión aunque se cree que tienen que ver con la presencia de un fuerte campo magnético. El material central fuertemente ionizado escupe una parte de sí a través de las líneas de campo que actúan a modo de guías.

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