Disco de acrecimiento para niños
Un disco de acrecimiento es como un gran plato giratorio hecho de gas y polvo que da vueltas alrededor de un objeto muy grande en el espacio. Imagina que el material de este disco, poco a poco, va cayendo hacia el centro, como el agua que se va por el desagüe de una bañera. Al caer, este material se suma al objeto central, haciéndolo más grande.
La forma en que estos discos se mueven está relacionada con algo llamado la conservación del momento angular, que es una regla de la física que explica cómo los objetos que giran mantienen su movimiento. A veces, estos discos pueden ser bastante gruesos, como una rosquilla gigante.
Podemos encontrar discos de acrecimiento en varios lugares del universo:
- Alrededor de agujeros negros.
- Cerca de los centros de galaxias muy activas, que se llaman Núcleos Galácticos Activos (AGN).
- Alrededor de estrellas muy jóvenes que apenas están naciendo. En este caso, se les llama discos circunestelares. De estos discos es de donde suelen formarse los sistemas planetarios, incluyendo los planetas y sus lunas. Las diferencias en la cantidad de material en el disco hacen que se formen grupos de materia que luego se convierten en planetas.
En estos lugares del espacio donde hay mucha energía, algunas partículas como los protones pueden acelerarse a velocidades muy altas. Esto puede generar rayos cósmicos especiales, que son un tipo de radiación cósmica con mucha más energía de lo normal.
Para entenderlo mejor, piensa en la miel cuando la dejas caer lentamente de un recipiente. Se forma como un pequeño disco entre el recipiente y la Tierra debido a la gravedad. Esto es parecido a un disco de acrecimiento, ya que se forma por principios similares de gravedad. La miel, en este ejemplo, se comporta de forma parecida al material de un disco de acrecimiento en el espacio, que está hecho de un estado de la materia llamado plasma.
A veces, en un sistema de dos estrellas, una estrella puede "robar" material de las capas exteriores de su compañera. Este material forma un anillo alrededor de la estrella que lo captura y, poco a poco, cae sobre su superficie. Como el material se mueve a velocidades enormes al caer, emite mucha radiación de rayos X. Esta radiación nos ayuda a encontrar objetos que no brillan por sí solos, como las estrellas de neutrones o los agujeros negros. A estos sistemas de dos estrellas se les llama binarias de rayos X.
Contenido
¿Cómo se Forman los Discos de Acrecimiento?
Los discos son estructuras muy comunes en el universo. Tanto las galaxias como las estrellas se formaron a partir de discos de acrecimiento de diferentes tamaños. La razón por la que estas estructuras se forman a partir de nubes de gas que al principio no tienen una forma definida es sencilla: casi todas las nubes de gas tienen un poco de momento angular, es decir, giran un poquito.
Las nubes gigantes que se encogen para formar estas estructuras giran desde el principio, aunque sea muy despacio. Este sistema de gas que gira se mantiene en un equilibrio delicado. Este equilibrio puede romperse por algo como la onda de presión de una supernova (una explosión de estrella) o porque la nube acumula suficiente masa. Cuando la nube se vuelve inestable y la gravedad la comprime, empieza a cambiar y a formar un disco.
El Giro y la Gravedad
Cuando la nube se comprime, gira más rápido debido a la conservación del momento angular. Pero este giro solo ocurre en su plano de rotación. En las zonas donde gira más rápido, la fuerza centrífuga (la fuerza que te empuja hacia afuera cuando giras) se hace más fuerte. Esta diferencia en las fuerzas es lo que, poco a poco, le da forma de disco. Las partes de la nube que están por encima y por debajo del plano de giro (los "polos") caen libremente muy rápido. En cambio, el gas que gira en el plano se frena mucho por la fuerza centrífuga. Así, la combinación del giro y la gravedad es lo que finalmente crea la forma característica de disco.
Chorros de Material
Los discos de acrecimiento más activos a menudo lanzan fuertes chorros de material a lo largo de su eje de rotación. Este fenómeno se llama "difusión ambipolar". Todavía no se sabe con exactitud cómo funcionan estos chorros, pero se cree que están relacionados con la presencia de un campo magnético muy fuerte. El material del centro del disco, que está muy ionizado (es decir, sus átomos han perdido o ganado electrones), es expulsado a través de las líneas de campo magnético, que actúan como "guías".
Discos Alrededor de Estrellas Jóvenes
Una estrella se forma a partir de una nube de gas en un proceso que dura entre 100.000 y 1 millón de años. Como el momento angular debe conservarse, la mayor parte del material cae primero sobre un disco de acrecimiento. Este disco, lentamente, se va acumulando sobre la estrella central. El momento angular se reparte hacia las partes exteriores del disco, lo que significa que la mayor parte del material cae sobre la estrella, mientras que una pequeña parte del material exterior se aleja, llevándose el momento angular necesario para que el material interior pueda caer. Estos discos suelen durar entre 1 y 10 millones de años.
Las estrellas jóvenes muestran que están acumulando material porque emiten más radiación infrarroja (lo que indica la presencia del disco) y radiación ultravioleta (lo que indica que el material está cayendo). El disco, que es iluminado y calentado por la estrella central, puede verse en algunas imágenes astronómicas tomadas con telescopios infrarrojos o de ondas milimétricas. Si un disco es demasiado pequeño para verlo directamente, se puede detectar analizando la energía que emite, que muestra un exceso de radiación infrarroja.
En sistemas donde hay varias estrellas, se pueden formar dos tipos de discos de acrecimiento:
- Un disco alrededor de cada estrella y un disco más grande que las rodea a todas.
- Directamente un disco grande que rodea a todas las estrellas, sin discos individuales.
En estrellas jóvenes que ya están en una etapa más estable de su vida (llamada secuencia principal) y tienen unos 100 millones de años, a veces se observan discos secundarios de polvo. Estos discos no tienen mucho gas y giran alrededor de la estrella central. Se cree que estos discos de "segunda generación" se forman por los choques entre pequeños cuerpos rocosos que quedaron de la formación de los planetas, y que al chocar producen mucho polvo.
Discos Alrededor de Objetos Muy Densos
A menudo, en sistemas de dos estrellas donde una de ellas es un objeto compacto (como un púlsar o un agujero negro), se observa que el material fluye desde la estrella brillante hacia el objeto compacto. Esto sucede cuando las capas exteriores de la estrella están dentro de un límite llamado límite de Roche del objeto compacto. El material que es arrancado fluye hacia ese objeto y forma un disco de acrecimiento a su alrededor.
En el caso de los agujeros negros, la materia se acelera tanto que la radiación que emite el material que gira cerca del centro se produce en forma de rayos X. De hecho, las fuentes de rayos X suelen ser una señal que nos ayuda a descubrir la presencia de agujeros negros.
Galería de imágenes
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Imagen tomada por el Telescopio espacial Hubble de un disco de acrecimiento rodeando el agujero negro del núcleo de la galaxia elíptica NGC 4261.
Véase también
- Formación estelar
- Formación planetaria
- Agujero negro
- Vórtice
- Estrellas binarias
- AGN
- Fotoevaporación
