Diskussion:Akkretionsscheibe

Kategorie:Astrophysik

Da Akkretionsscheiben nicht nur um stellare Objekte auftreten, habe ich die Kategorie auf Astrophysik verallgemeinert. --Szs 14:42, 22. Nov 2005 (CET)

stammt aus meiner Facharbeit die ich über Schwarze Löcher geschrieben hab. Mit ein Parr Abänderungen wäre folgendes vielleicht auch hier zu gebrauchen:

Unter Akkretion versteht man in der Astrophysik den Vorgang in dem Materie durch ein massereiches Objekt aufgesammelt wird. Nachdem ein Kerr-Loch rotiert, fällt die Materie nicht irgendwie in das Schwarze Loch, sondern spiralt auf einer Scheibe hinein. Diese Scheibe nennt sich Akkretionsscheibe. Sie entsteht bei supermassiven Schwarzen Löchern aus einen rotierenden Staubtorus. Bei stellaren Schwarzen Löchern wird sie durch den Begleitstern gespeist. Der Torus nimmt aufgrund des Drehimpulses eine scheibenartige Form an, nur in der Mitte ist ein Buckel, aber dazu später mehr. Solch eine Akkretionsscheibe wird auch Standardscheibe genannt. “Akkretionsscheiben bestehen aus interstellarem Material, das nicht wie ein starrer Körper um ein Zentralobjekt rotiert, sondern das man als verformbares Gebilde, beschreiben kann. Bespiele für irdische Fluide sind strömendes Wasser oder bewegte Luft.“ Von daher fließen viele Methoden der Hydrodynamik in die Akkretionsphysik ein. So kommt es auch innerhalb des zur Mitte hin immer schneller werdenden Materiestroms zu Turbulenzen. Diese sorgen wiederum für eine Umverteilung des Drehimpulses. Umso weiter sich der Materiestrom dem Schwarzen Loch nähert, desto schneller wird er auch. Dabei wird die Materie aufgrund der Reibung im Bereich um den Radius der marginal gebundenen Bahn sogar so heiß, dass sie ionisiert wird. Solange in der Akkretionsscheibe die Materie noch nicht ionisiert ist, wird sie als Hauptscheibe bezeichnet, sobald jedoch die Materie ionisiert ist, hat dort die Akkretionssscheibe nicht mehr die Geometrie einer Scheibe, sondern die eines Torus. Daher wird der Bereich auf Höhe der marginal stabilen Bahn auch innerer Torus genannt (im weiterem Textverlauf wird der innere Torus nach dem ADAF, eins von viel Modellen der Akkretionsscheibe beschrieben). Der innere Torus ist aufgebläht. Er ähnelt einem sphärischen Bondi-Akkretoinsfluss. Im Bondi-Akkretionsfluss akkretiert die Materie nicht auf einer flachen Scheibe, sondern von alle Seiten auf die Zentrale Masse.In dem inneren Torus rasen Elektronen mit annähernde Lichtgeschwindigkeit durch das Plasma, daher kommt es zu einer Comptonisierung von niederenergetischen Strahlungen aus der Hauptscheibe. Es entsteht eine hochenergetischen Strahlung (bis zu einigen 100 keV). Wenn sich Ladungsträger bewegen, baut sich ein Magnetfeld auf. In unserem Fall sind dies entsprechend viele Elektronen mit einer sehr hohen Geschwindigkeiten. Das Magnetfeld ist daher auch entsprechend stark. Wenn nun wiederum Teilchen in einem Magnetfeld beschleunigt werden, senden sie elektromagnetische Synchrotronstrahlung aus. Somit sind im inneren Torus alle Strahlungsarten, von der niederenergetischen Wärmestrahlung bis zu hochenergetischen Röntgenstrahlung (Comptonisierung), anzutreffen. Es kann auch soweit kommen, dass das schon starke Magnetfeld durch das frame-dragging innerhalb der Ergosphäre soweit verstärkt wird, dass Teilchenpaare bis auf etwa 99,99995% der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden, und aus der Ergosphäre entweichen können. Diese bündeln sich schließlich in etwa 100 Gravitationsradien mit anderen Teilchenpaaren. Dieser Teilchenstrahl nennt sich Jet. Er schlepp ein Magnetfeld hinter sich her, in dem sich Elektronen auf Spiralbahnen bewegen. Je nachdem wie schnell der Jet ist, kann Synchrotronstrahlung bis in den GeV-Bereich emittiert werden.

Man sollte vielleicht noch erwähnen dass die Rate der entstehenden Energie (Strahlung) pro Masseeinheit akkreditierter Teilchen im wesentlichen von der Rotationsgeschwindigkeit des zentralen kompakten Objekts abhängt. Nur bei ausreichend schneller Rotation könen Energiemengen in Grössenordnungen ca. äquivalent von Fusionsprozessen umgesetzt werden. Beispiel: ein nicht-rotierendes schwarzes Loch generiert (theoretisch - denn sie rotieren alle mehr oder weniger) keine Scheibe, und leuchtet daher auch nicht, denn dann fällte die Materie wirklich irgendwie herein. Ein nicht-rotierendes kopaktes Zentralobjekt gebiert dann auch keine AS. Doch je schneller es rotiert, desto mehr Turbulenzen in der Scheibe, und somit auch mehr Strahlung. Grüsse, Sadorkan 13:32, 14. Jun. 2011 (CEST)

Übertragung des Drehimpulses von innen nach außen

Beim Artikel Sonnensystem wird als offene Frage diskutiert, warum die Sonne fast 100% der Masse, aber unter 1% des Drehimpulses aufweist. Meines (diffuesen) Wissens sind danach v.a. magnetische Prozesse verantwortlich, die auch zur Bildung der Jets führen.

Beide Aspekte sind hier (für diesen Aspekt wohl der Hauptartikel) ziemlich ungenügend dargestellt, die Jets nur im Bild!

Vielleicht mag ja jemand helfen. Fetter Ekelbert 01:25, 25. Mär. 2009 (CET)

Neuer Artikel Standardscheibe oder lieber Unterpunkt im Artikel Akkretionsscheibe

Hallo zusammen, ich habe gesehen, dass es im Artikel Akkretionsscheibe einen Rotlink zum Artikel Standardscheibe gibt. Ich bin gerade dabei in meinem BNR darüber zu schreiben.

Mein Mentor HerrSonderbar gab mir den Tipp vorher nachzufragen, ob es ein eigenständiger Artikel werden kann, oder ob das Thema nicht als Unterpunkt im Artikel Akkretionsscheibe besser aufgehoben ist?

Bitte um Antworten.

Vielen Dank!--Elmi1966 (Diskussion) 19:59, 2. Feb. 2019 (CET)

formationsmechanismen - bitte näher - auch graphisch - erläutern?!

im - dankenswerten! - artikel gibt es mehrere stellen, die den formentstehungsmechanismus (auch plural) im ansatz erklären - aber, zumindest für menschen mit meinem wissensstand und meiner neugier, unzureichend...

da heißt es zunächst: "Der Akkretionsfluss muss zu einer Scheibe abflachen, weil dieser Zustand energetisch günstiger ist und von der Drehimpulserhaltung diktiert wird. Die Scheibenform bzw. Achsensymmetrie ist gerade die korrespondierende Symmetrieeigenschaft zum erhaltenen Drehimpuls." - ok, das würde man einfach so schlucken müssen; "muss" eben... bitte erklären, wieso "energetisch günstiger"?! und wieso (!) ist die "Scheibenform" eine "Symmetrieeigenschaft" des "Drehimpulses"?

dann: "...die thermische Energie des Materiestroms wird nahezu vollständig als Strahlungsenergie abgestrahlt. Das sorgt zusammen mit der Rotation dafür, dass der Akkretionsfluss in sich zusammenfällt und Standardscheiben dünne, abgeflachte Akkretionsflüsse sind." also: "die thermische Energie des Materiestroms wird nahezu vollständig als Strahlungsenergie abgestrahlt" - nun, wir erfahren auf der anderen seite, dass das material sich in der akkretionsscheibe durch reibung und kollision erst recht aufheizt; also kann die abstrahlung wohl nicht "nahezu vollständig" sein... weiter: "Das sorgt zusammen mit der Rotation dafür, dass der Akkretionsfluss in sich zusammenfällt und Standardscheiben dünne, abgeflachte Akkretionsflüsse sind." - nun, man könnte sich doch auch vorstellen, dass sich diverse trichterförmige wirbelpaare bilden, die einem zentralen akkretor masse zuführen, etwa eine oktaedrische trichterkonstellation (4 kompatibel [also nicht gegeneinander] rotierende trichterpaare). also bitte plausibler machen, wieso die scheibenform so zwingend ist.

weiter: "Wenn die ganze sich zusammenziehende Wolke einen nennenswerten Gesamt-Drehimpuls hat, erfolgen Begegnungen parallel zur Rotationsachse im Mittel mit höherer Geschwindigkeit als senkrecht zur Achse. Dadurch werden die Bewegungen parallel zur Achse stärker verlangsamt als die, deren Bahndrehimpuls mit dem Gesamtdrehimpuls übereinstimmt (d. h. als die Bewegungen senkrecht zur Achse). Sobald die Bestandteile sich einigermaßen in einer Ebene bewegen, vermindert sich die Relativgeschwindigkeit deutlich und es bleibt eine Scheibe übrig." erster fraglicher punkt: "erfolgen Begegnungen parallel zur Rotationsachse im Mittel mit höherer Geschwindigkeit als senkrecht zur Achse" 1. wie kommt es bitte zu den achsparallelen bewegungen (also senkrecht wohl zu der späteren akkretionsscheibe), und wie sind die gerichtet? das müssten wohl die ersten bewegungen zum akkretor hin sein... man kann sich aber gut vorstellen, dass eine eine gaswolke rasend schnell um eine zentrale achse rotiert, während die bewegungen längs der achse nur langsam verlaufen... was ich mir eher vorstellen könnte, ist, dass die achsennah wirbelnden moleküle, weil dichter und schneller, durch reibung mehr energie abstrahlen, als die achsenfernen; dadurch würde achsennah der gasdruck abnehmen und somit die gravitative anziehung verstärkt wirksam werden...

schließlich: "Der heiße Akkretionsfluss kann innen, nahe vor dem gravitierenden Objekt, einen advektiven Torus ausbilden." - dies bitte unbedingt näher erläutern und illustrieren!

grundsätzlicher: wenn von einer akkretionsscheibe auf nur einer ebene ausgegangen wird, die vielleicht auch noch zentrumsnah die form eines spiralig rotierenden torus annimmt, dann müsste sich zum einen im zentrum eine drehrichtung parallel zur drehachse, aber nur in einer richtung (nach "N" oder "S") ergeben; verstärkt durch das sich bildende toroidale magnetfeld des akkretionsstroms... wieso sich daraus jets ergeben, die in beide (!) richtungen abgehen, erschließt sich mir nicht... dieses könnte ich mir noch eher durch die sog.n "winde" erklären, also - wenn ich recht verstehe - mit der akkretionsscheibe einwärts gerissene materieströme, die aber zentrumsnah in drehachsenrichtung in beide richtungen umgelenkt werden (vgl. http://labx.iasfbo.inaf.it/2014/resources/dadina_AGN_intro.pdf und https://www.spektrum.de/astrowissen/downloads/talks/pdf/RelEmLines.pdf - demnach unterstützt durch den "poynting-flux"[??]...).

und zuletzt: mich würde interessieren, ob auch 'rückkehrphänomene' beobachtet oder berechnet werden? kehrt ein teil zumindest des ausgeworfenen materials mehr oder weniger kreisförmig im gravitationsfeld zur akkretionsscheibe zurück, um von dieser wieder eingestrudelt zu werden?

danke für antworten und ggf. entsprechende (er)klärungen im artikel! --HilmarHansWerner (Diskussion) 18:12, 4. Apr. 2019 (CEST)

Hallo HilmarHansWerner,

in dem Artikel Akkretionsscheibe wird deutlich über eine oberflächliche und knappe Behandlung des Begriffs hinausgegangen. Die meisten Leser bei WP wollen es schon gerne genau(er) wissen. Deshalb geht der Artikel nach einer grundlegenden Einordnung und Klärung dort weiter, wo andere Lexika aufhören. Weil zur Beschreibung auch die wissenschaftliche Sprache verwendet wird, wird versucht diesen Fachjargon mit verständlicher Alltagssprache zu erklären. Verständnis ist eine Frage des Anspruchs. Das profunde Verständnis einer Theorie ist – allgemein grundsätzlich – mit einem sorgfältigen Studium sämtlicher Methoden der Theorie(n) verbunden. Das kostet viel Zeit. Natürlich gibt es verschiedene Verständnisebenen für physikalische Theorien:

• kein Verstehen, (Infotainment),
• oberflächliches Verstehen in rein prosaischen Grundzügen,
• konzeptionelles Verstehen in dem Sinne 'Was will die Theorie womit erreichen?' (qualitatives Verständnis),
• abstrakt-mathematisches Verstehen von Begrifflichkeiten und Gesetzmäßigkeiten (quantitatives Verständnis),
• umfassendes Verstehen in allen mathematischen Details mit vielen Anknüpfungspunkten zu anderen facheigenen Theorien (akademisches Verständnis),
• Ausbau der begrifflich und mathematisch fundierten Erkenntnisse auf fachfremdem Gebiet (i.d.R. ab Promotion, Interdisziplinarität).

Somit ist Verständnis untrennbar mit dem Anspruch des Interessenten verbunden. Der Artikel bewegt sich m. E. auf der mittleren Stufe der o. g. Verständnisebenen, und soll ein konzeptionelles Verständnis vermitteln. Es handelt sich um Astrophysik in nüchterner Form, also eine Verwendung der Alltagssprache und Fachsprache, um physikalisches Wissen darzustellen. Die exakte Sprache der Physik ist jedoch die Mathematik. Nur sie kann ein analytisches Verständnis der Physik leisten. Es wurde ganz bewusst bei den Erläuterungen auf Gleichungen und Formeln verzichtet um interessierte Leser nicht abzuschrecken, wobei sich promovierte Physiker dagegen eher langweilen werden.

Für ein volles und tiefes Verständnis der Physik sind mathematische Gleichungen allerdings unerlässlich. Das sind die notwendigen Werkzeuge, um naturwissenschaftliche Phänomene zu berechnen. Und erst der routinierte Umgang mit diesen Werkzeugen ermöglicht das Lösen physikalischer Fragen und festigt das naturwissenschaftliche Verständnis. In dem Artikel wird sehr häufig auf wissenschaftliche Einzelnachweise verwiesen und in den Abschnitten „Siehe auch“ und „Literatur“ finden sich hervorragende Standardwerke, die ein analytisch-mathematisches und profundes oder breiteres Verständnis fördern. Die Zielgruppe setzt sich eher aus naturwissenschaftlich fortgeschrittenen Interessierten, Hobbyastronomen oder Studenten der Astrophysik zusammen.

Natürlich erhebt der Artikel keinen Anspruch auf Vollständigkeit, und kann daher stetig ausgebaut und erweitert werden. Mit deiner Aufforderung „…unbedingt näher erläutern und illustrieren!“, und „…wieso sich daraus jets ergeben, die in beide (!) richtungen abgehen, erschließt sich mir nicht...“ mit dem Verweis auf die Quelle [Relativistic Emission Lines of Accreting Black Holes] hast du ja bereits den ersten wichtigen Schritt getan, um hier selbst tätig zu werden. Durch deine akribische Kleinarbeit detaillierte Erklärungen einzelner Vorgänge zu beschreiben und zu verfassen, um diese dann mit möglichst vielen farbigen und verständlichen Grafiken anschaulich zu gestalten, kannst du hier wertvolle Aspekte beisteuern um am Ende an einem Artikel mitgewirkt zu haben der vielleicht mit dem Attribut Lesenswert oder gar Exzellent ausgezeichnet wird.

Mit freundlichen Grüßen --Elmi1966 (Diskussion) 14:58, 5. Apr. 2019 (CEST)