¿Por qué se forma un disco de acreción alrededor de un agujero negro y no una esfera de acreción tridimensional?

Primero, comprendamos por qué todo en el universo gira en un plano.

Como el sistema solar …

Las galaxias …

Esto se debe a que todos se forman a partir de una estructura de nube única, que consiste en hidrógeno, helio y gases ionizados.

Esto sucede porque los sistemas tienden a moverse hacia los estados de energía más bajos. y un disco tiene la energía más baja …
Considere si un nuevo planeta ingresa al sistema solar en un ángulo de 90 grados con respecto a los demás. El sistema solar continuará disipando energía en colisiones y efectos gravitacionales hasta que todos los planetas estén más o menos en línea. Obviamente, esto lleva un tiempo, pero nuestro sistema solar ha tenido unos 6 mil millones para hacerlo.

También podría observar que las galaxias son discos planos, mientras que uno podría imaginar estrellas agrupadas en una esfera. Esto ocurre por la misma razón. Un disco plano tiene menos energía cinética que una esfera de estrellas que orbitan en planos aleatorios.

Lo mismo sucede para un agujero negro,
Probablemente, cuando se forma un agujero negro, se forma una esfera de materia a su alrededor …
Con el tiempo, toda la materia comienza a girar en un plano para alcanzar el estado de energía más bajo.

Gracias por el A2A Nandini!

Toda la materia que gira un objeto central puede girar en varios planos.
Esta cáscara giratoria se verá como una cáscara esférica del observador externo.

Pero si consideramos la atracción gravitacional entre las cosas giratorias, todas las cosas giratorias se acercarán entre sí y seguirán revolucionando la atracción central.

Así es como el anillo de Saturno podría haber tomado su forma, el anillo en lugar de una carcasa de gas.

La atmósfera a su vez no gira alrededor de la tierra sino que flota libremente sobre la base de capas de densidad.

Así que supongo que dado que todas las cosas giran en algún punto distante alrededor de Blackhole, se alinean debido a su propio tirón, o el propio tirón los alineó antes de que apareciera el Agujero Negro. y así un anillo, no una esfera.

El agujero negro normalmente tiene un disco de acreción y no una esfera de acreción.

El sistema de disco de acreción tiene el menor consumo y gasto de energía cuando la materia ingresa al campo de gravedad de un agujero negro y, siguiendo un camino en espiral, cae en el agujero negro. En la naturaleza, un sistema siempre trata de alcanzar el nivel de energía más bajo posible requerido para operar. Por ejemplo, el agua, cuando se le permite deslizarse a través de una superficie bajo la acción de la gravedad, siempre fluye en dirección recta (siempre que la superficie sea lisa). No sigue un camino curvo u otro camino diferente. Fluir en dirección recta consume la menor cantidad de energía.

Incluso si la materia entra en el campo de gravedad de un agujero negro desde una dirección perpendicular al plano del disco de acreción, eventualmente se convierte en la parte del disco de acreción. También podría ser el caso de que el agujero negro con el disco de acreción combinado actúe como un sistema completo, y la gravedad de ese sistema atrae la materia exterior para formar parte del disco de acreción.

Para un agujero negro que no gira o gira lentamente, este es el mismo proceso que hizo que nuestro sistema solar sea plano y los anillos de Saturno también planos:

Para un agujero negro que gira significativamente, también hay otro efecto llamado “arrastre de marco” que hace que los objetos a su alrededor giren en la misma dirección que el agujero negro.

Para mí, un agujero negro ‘giratorio’ es un ‘drenaje’ de materia que, por su naturaleza, no debería ser exactamente simétrico con respecto a su centro de gravedad.
Siendo ese el caso, una oscilación de algún tipo es inevitable, por lo tanto, la materia en el punto más alejado del centro de gravedad se mueve más rápido (de lo contrario, caería a través del horizonte de eventos).
Inevitablemente, esa materia se ‘estirará’, arrastrando la materia dentro de su propia influencia gravitacional.
Finalmente, se formará un disco.
Creo que un disco de acreción puede ser una fase intermedia, ya que, como (si), el agujero negro ‘crece’, y su influencia gravitacional crece y se extiende, eventualmente consumirá el disco.
Sin embargo, no estoy seguro de que sea posible una esfera, a menos que el agujero negro no esté girando en absoluto, y eso parece menos probable (cualquier acumulación ‘desigual’ de materia debería inducir algún tipo de giro).
rafe

No estoy seguro, pero creo que tendría que ver con el giro del objeto en el campo gravitacional, más el efecto spaghetti. Cuando un objeto cae (o en este caso, sale) de un agujero negro, se estira en el lado más cercano a la singularidad. Sin embargo, si el objeto está girando, se estirará por todos lados, como una corteza de pizza o un roti. Esto resulta, creo, en la parte del “disco”.

A2A gracias.