Cu siguranta ca multi stiu ce sunt quasarii sau pulsarii. Insa o simpla definitie nu ne ajuta sa intelegem fenomenul in sine si ceea ce-l genereaza. Un lucru este cert: sunt surse gigantice de radiatie. Quasarii radiaza in spectrul radio, infrarosu, optic, ultraviolet, röntgen impreuna cu nucleeele galactice si ,care impreuna cu alte surse energetice, ar putea ascunde sub masca unor activitati termo-nucleare insigna mortii.
Si daca auziti pe cineva vorbind despre moarte cu referire la astronomie, cu siguranta ca va ganditi la gauri negre. Sursa care alimenteaza activitatea tuturor obiectelor mentionate, constituie motiv de disputa intre astrofizicieni, insa in ultimii ani tot mai populara devine teoria acretiei. Acretia este un fenomen caracterizat prin “caderea”, generata de forta de atractie, a unei substante pe un corp cosmic. Pentru o stea avand un nor de gaz in preajma, ar fi normal sa ne asteptam ca forta gravitationala sa produca acretie. Stelelor le este caracteristica insa “scurgerea” materiei si nu acretia. Vantul stelar si presiune radiatiei impiedica acretia. Acest fenomen il intalnim la piticele albe, stele neutronice si de ce nu – la gaurile negre.
In sistemele stelare duble, in care exista o gaura neagra, substanta ce se scurge de la steaua vecina poseda un moment cinetic, de aceea nu poate sa cada pur si simplu pana cand acest moment nu va fi disipat. Ca si rezultat se formeaza asa-numitul disc de acretie.
Ne putem imagina o particula avand moment cinetic L in preajma unui centru de gravitatie (gaura neagra). Daca n-ar poseda moment cinetic – ar cadea pur si simplu catre centrul de gravitatie, in caz contrar legea conservarii momentului cinetic nu i-ar permite sa se apropie la o distanta mai mica de
R= L^2/(kM) (k - const grav, M - masa gaurii negre)
sau
2L^2/(rc^2)
Aceasta relatie se obtine egaland forta de greutate cu cea centrifuga, iar r-raza gravitationala se defineste r= (2KM)/c^2.
Ciocnirile intre particule stabilesc o directie prioritara de rotatie. Din cauza ciocnirilor, frecarii, radiatiei, particulele pierd din energia initiala si cad in centrul d
e greutate. Ca si consecinta, gazul de acretie va fi localizat intr-un inel de raza R.
Datorita caracterului diferential al rotatiei kepleriene, in inel apar turbulente (Re > 3000). Straturile interioare care au o viteza de rotatie mai mare, cedeaza o parte din momentul cinetic si se apropie de centru; cele exterioare, datorita momentului castigat, se indeparteaza. Astfel se formeaza discul de acretie.
Substanta urmeaza practic orbite kepleriene circulare, iar viteza poseda o mica componenta normala (traiectoria va fi o spirala). La trecerea unei mase de substanta de pe o orbita de raza R1 pe o orbita de raza R2<R1 se elibereaza energie potentiala sub forma de radiatie si caldura (1/R1-1/R2)kM.
In partea interioara a discului, in zona cea mai fierbinte domina presiunea radiatiei. In aceasta regiune discul este instabil. Instabilitate termica si dinamica duce la impartirea discului in straturi si inele reci si fierbinti. In acelasi timp poate duce la schimbari in intensitatea radiatiei si la formarea, in regiunea interioara, a unei plasme fierbinti cu temperatura de 3*10^8-10^9 K pentru electroni si 10^10 - 10^11 K pentru protoni. Timpul in care variaza intensitatea radiatiei este de regula mic, deoarece perioada discului este mica (1ms pentru o gaura neagra avand 10 mase solare). Daca instabilitatea formeaza o pata fierbinte radianta, atunci observand-o am putea obtine informatie unica despre gaura neagra.
Pata fierbinte din regiunile interioare discului va poseda o viteza relativa de 1/3c-1/2c. La o inclinatie mare pentru disc, intensitatea anomaliei va creste cand aceasta se misca spre observator si va scadea brusc in caz contrar. Vom observa astfel o variabilitate quasi-periodica pentru intensitatea anomaliei termice. Aceasta poate juca rolul unei sonde catre gaura neagra – ne poate indica cand pata se apropie de ultima orbita stabila si dispare in singularitate.
Acretia pe piticile albe este privita ca fiind cea mai veridica teorie asupra exploziei novelor. Din observatii se stie ca cel mai mare numar de nove se inregistreaza de obicei in sistemele stelare duble.
In aceste sisteme fenomenul poate avea loc pe contul scurgerii substantei de la o stea la vecina acesteia – o pitica alba. Substanta respectiva contine hidrogen, iar in pitica alba hidrogenul s-a terminat de mult. Acesta se acumuleaza si se incalzeste pana la temperatura necesara inceperii reactiilor termo-nucleare. Aparitia unor instabilitati termice de dezechilibru intre energia generata si cea evacuata, prin radiatie si caldura, declanseaza o explozie masiva – fenomenul de nova.
Steaua de neutroni se formeaza de regula in urma exploziei unei supernove (astfel s-a format nebuloasa NGC 1952 si steaua neutron-pulsar din mijlocul ei).
Pulsarii tineri sunt puternice surse de radiatii si impiedica acretia. Aceasta are loc la stelele neutronice cu varsta 10^6-10^7 ani. Potentialul gravitational la suprafata unei astfel de stele este 0,15c^2. Aceasta inseamna ca la fiecare gram de substanta, prin acretie este eliberata o energie de 0,15c^2.
Rezultatul este mult mai mare decat ar putea rezulta din orice reactie nucleara (0,01c^2 pentru un gram de substanta). De aceea pentru a-si intretine luminozitatea si pentru a explica sursa de raze X, steaua ar avea nevoie de un debit anual relativ mic 10^-9 mase solare. Sursa poate fi un nor de gaz dens sau o alta stea.
Activitatea nucleilor galactici si a quasarilor s-ar putea explica prin acretia pe gauri negre masive, centrale, cu masa de 10^5 - 10^9 mase solare. Substanta de acretie poate proveni din mediul galactic. Intensitatea discului, din jurul gaurii negre, creste proportional cu masa lui.
Putem deci explica intensitatea quasarilor de 10^47 Erg/s prin acretia in forma de disc a unei substante cu debitul de 10 mase solare/an, pe o gaura neagra cu masa de 10^9 mase solare.
La discurile de acretie exista doua directii pe axa de simetrie, in care poate exista o accelerare a materiei, conditionata de presiunea radiatiei dar si de fortele electro-magnetice. Aceasta ne dau noi interpretari ale jeturilor de substanta, observate in nucleele galactice, quasari dar si in obiectul SS 433.
Teoria acretiei este diferita de celelalte teorii, prin simplitatea sa si prin felul in care poate explica o gama variata de fenomene observate. Insa nu ramane decat o teorie – asa cum gaurile nu raman decat …negre.
