Кольца пыли вокруг HL Tauri с линиями, показывающими ориентацию поляризованного света. Новая статья, опубликованная Стивенсом и др. с использованием ALMA, предоставляет изображение самой глубокой поляризации пыли среди всех заснятых до сих пор протопланетных дисков, раскрывая подробности о пылинках в диске. Фото: NSF/AUI/NRAO/B. Сакстон/Стивенс и др.
Одной из основных целей Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы (ALMA) является изучение формирования и эволюции планетных систем. Молодые звезды часто окружены диском газа и пыли, из которого могут формироваться планеты.
Одним из первых изображений высокого разрешения, полученных ALMA, было изображение HL Тельца, молодой звезды, находящейся всего в 480 световых годах от нас, окруженной протопланетным диском. В диске есть видимые промежутки, которые могут быть местом формирования молодых протопланет. Формирование планет — сложный процесс, который мы до сих пор до конца не понимаем. Во время этого процесса пылинки в диске увеличиваются в размерах, сталкиваясь и прилипая друг к другу, заставляя их медленно расти и потенциально стать объектами, подобными тем, что находятся в нашей Солнечной системе.
Один из способов изучения пылинок в этих сложных структурах — изучить ориентацию излучаемых ими световых волн, известную как поляризация. Более ранние исследования HL Tauri составили карту этой поляризации, но новое исследование Яна Стивенса и его коллег позволило получить поляризационное изображение HL Tauri с беспрецедентной детализацией.
Полученное изображение основано на в 10 раз большем количестве измерений поляризации, чем на любом другом диске, и в 100 раз большем количестве измерений, чем на большинстве дисков. Согласно исследованию, опубликованному 15 ноября в журнале Nature, это, безусловно, изображение с самой глубокой поляризацией среди всех заснятых до сих пор дисков.
Изображение было получено с разрешением 5 а.е., что соответствует расстоянию от Солнца до Юпитера. Предыдущие наблюдения поляризации были с гораздо более низким разрешением и не выявили тонких закономерностей поляризации внутри диска. Например, команда обнаружила, что количество поляризованного света на одной стороне диска больше, чем на другой, что, вероятно, связано с асимметрией в распределении пылинок или их свойств по диску.
Пылинки не часто имеют сферическую форму. Они могут быть сплюснутыми, как толстый блин, или вытянутыми, как рисовое зерно. Когда свет излучается или рассеивается этими пылинками, он может стать поляризованным, а это означает, что волны света ориентированы в определенном направлении, а не просто хаотично. Эти новые результаты показывают, что зерна ведут себя скорее как вытянутые зерна и накладывают строгие ограничения на форму и размер пылевых зерен внутри диска.
Неожиданный результат исследования заключается в том, что в зазорах диска поляризация больше, чем в кольцах, хотя в кольцах больше пыли. Поляризация внутри зазоров более азимутальная, что позволяет предположить, что поляризация возникает из-за выровненных пылевых частиц внутри зазоров. Поляризация колец более однородная, что позволяет предположить, что поляризация в основном возникает из-за рассеяния.
В общем, поляризация возникает из-за сочетания рассеяния и выравнивания пыли. Основываясь на данных, неясно, что заставляет пылинки выравниваться, но они, вероятно, не выровнены вдоль магнитного поля диска, что характерно для большинства пыли за пределами протопланетных дисков. В настоящее время считается, что зерна выровнены механически, возможно, за счет собственной аэродинамики, поскольку они вращаются вокруг центральной молодой звезды.
Что исследования HL Tau покажут дальше? Эта новая публикация ясно показывает, что для поляризационных наблюдений необходимо высокое разрешение, чтобы узнать подробности о пылинках. Будучи самым мощным в мире миллиметровым/субмиллиметровым телескопом, ALMA станет фундаментальным инструментом для продолжения этих исследований.
Информация от: Национальной радиоастрономической обсерваторией.
