Dischi di accrescimento convettivi

Accretion onto a massive object is a fundamental process for the energy generation in many astrophysical environments, ranging from star formation to cataclysmic variables, from X-ray binaries to Active Galactic Nuclei. In general accretion, because of the presence of angular momentum, takes the form of an accretion disc. One of the main problems in the theory of accretion discs is how angular momentum is transported outwards; without angular momentum transport, in fact, matter cannot accrete. It is believed that the transport is due to turbulence driven by the so-called magnetorotational instability (MRI). After a review of the fundamental results of the last twenty years of numerical simulations of MRI driven turbulence, we considered a problem so far neglected: how energy is transported to the surface layers of the disc. There are situations in which energy is carried by convection, and in these cases the transport of angular momentum is also more effective. We perform a series of simulations and, using the numerical solutions, we construct a global convective disc model, where the relevant quantities are expressed as functions of the matter accretion rate, the mass of the central body and the distance from it.

Il processo di accrescimento su un corpo massiccio rappresenta un meccanismo fondamentale per la generazione di energia in molte situazioni astrofisiche, che vanno dalle stelle in formazione alle variabili cataclismiche, dalle binarie X ai nuclei galattici attivi. Nella maggior parte dei casi la struttura di accrescimento prende la forma di disco per la presenza di momento angolare. Uno dei problemi principali nella teoria dei dischi di accrescimento consiste nella determinazione del meccanismo di trasporto di momento angolare verso l'esterno del disco, senza il quale la materia non potrebbe accrescere verso l'oggetto centrale. Si ritiene che il trasporto sia legato alla struttura turbolenta del disco e l'origine della turbolenza è stata individuata nella cosiddetta instabilità magneto-rotazionale (MRI). Dopo aver passato in rassegna i risultati fondamentali degli ultimi vent'anni di simulazioni numeriche di turbolenza generata dalla MRI, si è preso in esame un problema fin qui trascurato, cioè quello del trasporto di energia verso la superficie del disco. Vi sono situazioni in cui il trasporto di energia avviene attraverso convezione, e in questi casi anche il trasferimento di momento angolare risulta più efficiente. Si effettua una serie di simulazioni numeriche e, sulla base delle soluzioni trovate, si costruisce un modello globale di disco convettivo, in cui le grandezze rilevanti vengono espresse in funzione del tasso di accrescimento di materia, della massa del corpo centrale e della distanza dallo stesso.