降着円盤：重力下で物質が中心天体へ落下する回転円盤

典型的な中心天体と環境

降着円盤は多様な中心質量の天体を取り囲む。星形成では、円盤は原始星または若い恒星へ物質を供給し、惑星形成のための貯蔵庫となる。また、円盤は白色矮星、中性子星、ブラックホールなどのコンパクト天体にも物質を流入させる。天体の種類ごとに温度、密度、主要な放射帯域は異なる。原始惑星系円盤は主として長波長域で放射する一方、コンパクト天体近傍の円盤ははるかに高いエネルギーに達しうる。

構造と物理過程

降着円盤の形を決める主な要因は二つある。すなわち、角運動量の保存と、質量が内側へ流れることを可能にする角運動量の外向き輸送機構である。微視的な粘性は無視できるほど小さいため、乱流、磁気応力（たとえば磁気回転不安定性）、大規模な磁場が、有効粘性をもたらす。これはシャクラ・スニャエフのアルファ処方のようなモデルで用いられる。円盤は半径に対する鉛直方向の大きさに応じて薄い円盤または厚い円盤と記述されることが多く、この違いは放射の仕方や、重力エネルギーが熱および運動（回転）エネルギーへ変換される効率に影響する。

放射、スペクトルと観測的特徴

降着によって解放されるエネルギーは電磁放射として現れ、そのスペクトルは円盤全体の温度分布によって定まる。若い恒星の円盤は赤外線で明るく輝く傾向があるのに対し、強い重力をもつコンパクト天体の周囲の円盤は、スペクトルのX線帯にまで及ぶ放射を生み出しうる。観測者は、幅広い連続放射、特徴的なスペクトル線、熱的な黒体成分、時間変動、場合によってはドップラー効果で広がったプロファイルや、ブラックホール近傍の相対論的特徴から円盤を同定する。

例と天体物理学上の重要性

• 原始惑星系円盤：若い恒星の周囲にある惑星の誕生場所。
• 激変星：白色矮星への降着が爆発的な増光と特徴的な可視光・紫外線信号を生む（白色矮星系）。
• X線連星：中性子星またはブラックホールへの降着が強いX線放射を生じる。
• 活動銀河核とクエーサー：大規模な降着円盤が銀河中心の光度を支え、ジェットを駆動する。

注目すべき事実、限界と未解決の問題

降着は、質量を放射へ変換する天体物理学的過程のうち、最も効率的なものの一つである。コンパクト天体の近傍では、相対論的効果が最内安定軌道と放射スペクトルに影響を及ぼす。降着率は放射圧（エディントンの概念）によって制限されることがあり、その値は大きく変動して劇的な時間変化を引き起こす。未解決の研究課題には、角運動量輸送の詳細な性質、ジェットの打ち上げにおける磁場の役割、円盤の化学と惑星形成の相互作用が含まれる。簡潔な参考資料と入門については、天文学の一般的な資料、重力駆動の降着過程に関する専門的な総説、恒星の物理学、およびブラックホール、白色矮星、中性子星などのコンパクト天体に関する資料を参照のこと。