I dischi di accrescimento sono formazioni di materiale gassoso che orbita attorno a numerosi tipi di oggetti celesti come stelle normali, stelle di neutroni, nane bianche e buchi neri. La loro formazione e' dovuta all'attrazione gravitazionale che il corpo centrale esercita sul materiale circostante, aumentando la propria massa e la propria velocita' di rotazione.

Si distinguono tre principali tipologie di formazione di dischi di accrescimento.

• La prima di queste e' quella che si ha attorno alle stelle in formazione, in questo caso i dischi di accrescimento sono chiamati dischi protostellari. Essi si formano durante la prima fase di sviluppo di una stella, detta protostella, quando, in seguito alla caduta gravitazionale di gas e polveri, essa inizia a ruotare attorno a se stessa. Questo fenomeno e' dovuto a quello che in fisica e' noto come Principio di Conservazione del Momento Angolare. Cosi' il materiale che continua ad addensarsi attorno alla stella in formazione, inizia a formare il disco protostellare, aggiungendo massa alla protostella e facendo incrementare la sua velocita' angolare (Fig. a lato).


• I dischi di accrescimento si formano anche all'interno di sistemi binari. A causa dell'evoluzione di una delle due stelle, che inizia ad incrementare le sue dimensioni, puo' succedere che del materiale inizi a spiraleggiare attorno alla superficie della stella compagna, dando luogo alla formazione del disco. Questo fenomeno e' in grado di trasferire massa e momento angolare tra le due stelle. Se la stella attorno a cui si forma il disco e' una stella di neutroni (tipicamente di densita' elevatissima), la sua velocita' di rotazione puo' diventare cosi' elevata tanto da essere in grado di compiere fino a 700 rotazioni in un solo secondo! Nella figura in alto e' mostrato un esempio di questo tipo di sistemi (Crediti:NASA).


• Un'altra tipologia di dischi di accrescimento e' quella che si forma attorno ai buchi neri centrali dei nuclei delle galassie, che attraggono la materia fino a farla precipitare al loro interno. Poiche' la galassia e' in rotazione attorno al suo centro, il suo momento angolare la costringe a formare un disco di accrescimento attorno al buco nero, la cui temperatura nella parte piu' interna puo' raggiungere i milioni di gradi (Fig. a lato [NASA E/PO - Sonoma State University, Aurore Simonnet]).

In alcuni casi, come nei dischi di accrescimento attorno a stelle di neutroni e buchi neri di massa stellare (paragonabile a quella di una stella), si verifica una forte emissione di raggi X. Ma a cosa sono dovute queste onde elettromagnetiche di cosi' grande energia?
Uno dei motivi prinicipali e' il surriscaldamento degli strati di materiale che costituiscono il disco di accrescimento, mentre spiraleggiano attorno all'oggetto celeste. Infatti, cosi' come il corpo umano a 36 gradi Centigradi emette radiazione della lunghezza d'onda dell'infrarosso, cosi' maggiore e' la temperatura, maggiore sara' l'energia della radiazione emessa. Per un disco di accrescimento la temperatura puo' arrivare a superare i 10 milioni di gradi, ed in corrispondenza si avra' emissione nella banda dei raggi X.
Un altro dei motivi dell'emissione in questa banda si capisce meglio se pensiamo a cosa succede quando lanciamo un sasso per terra: nel punto in cui il sasso e' caduto si avra' un piccolissimo aumento di temperatura, con corrispettiva emissione di raggi infarossi.

Allora, poiche', come espresso precedentemente, il meccanismo di un disco di accrescimento e' quello di trasportare materia sull'oggetto centrale, allo stesso modo del sasso lanciato per terra, quando la materia in caduta tocca la superfice dell'oggetto, si ha il surriscaldamento della regione interessata. Nel caso per esempio delle stelle di neutroni si avra' l'emissione di raggi X, che sono molto piu' energetici di quelli infarossi emessi per la caduta del sasso per terra, poiche' la materia in caduta possiede un'accelerazione molto piu' grande e il surriscaldamento e' maggiore.

Cosi', gli astronomi sono in grado di osservare i dischi di accrescimento e determinarne la tipologia, e nel caso dei raggi X utilizzano degli strumenti montati su satelliti in orbita attorno alla Terra. Infatti i raggi X non riescono a superare l'atmosfera terrestre e a raggiungere il suolo, e dunque non possiamo osservare le sorgenti cosmiche di raggi X dalla superficie del nostro pianeta ma dobbiamo costruire dei satelliti che siano in grado di andare oltre l'atmosfera (Fig. in basso [ESA]).

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L'immagine del disco protostellare e' tratta da http://multimedia.bovolentaeditore.com/universo-13-7-miliardi/quiz-15/la-corte-del-sole-1#