Телескоп ALMA исследовал протопланетный диск HL Tauri
Одной из основных целей телескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) является изучение формирования и эволюции планетных систем. Молодые звезды часто окружены диском из газа и пыли, из которого могут образовываться планеты.
Одним из первых изображений с высоким разрешением, сделанных ALMA, было изображение HL Tauri, молодой звезды, расположенной всего в 480 световых годах от нас, окруженной протопланетным диском. На 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 на диске увеличиваются в размерах по мере того, как они сталкиваются и прилипают друг к другу и потенциально превращаются в объекты, подобные тем, что находятся в пределах нашей Солнечной системы.
Одним из способов изучения пылинок в этих сложных структурах является изучение ориентации излучаемых ими световых волн, т.е. поляризации. Более ранние исследования HL Tauri отображали эту поляризацию, но новое исследование Яна Стивенса и его коллег позволило получить поляризационное изображение HL Tauri с беспрецедентной детализацией. Исследование опубликовано 15 ноября в журнале Nature.
Изображение было получено с разрешением 5 а.е., что примерно соответствует расстоянию от Солнца до Юпитера. Предыдущие наблюдения поляризации были с гораздо меньшим 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 свойствах по всему диску.
Частицы пыли не часто имеют сферическую форму. Они могут быть сплюснутыми, как толстый блин, или вытянутыми, как рисовое зернышко. Когда свет испускается этими пылинками или рассеивается от них, он может стать поляризованным, что означает, что световые волны ориентированы в определенном направлении, а не просто случайным образом. Эти новые результаты предполагают, что частицы ведут себя скорее как вытянутые зерна.
Неожиданным результатом исследования является то, что в промежутках диска поляризация больше, чем в кольцах, даже несмотря на то, что в кольцах больше пыли. Поляризация внутри зазоров более азимутальная, поэтому ученые считают, что она исходит от выровненных пылинок внутри зазоров. Поляризация колец более однородна, что позволяет предположить, что поляризация в значительной степени обусловлена рассеянием.
В общем, поляризация возникает в результате сочетания рассеяния и выравнивания пыли. Неясно, что заставляет пылинки выравниваться. Ученые считают, что они, вероятно, не выровнены вдоль магнитного поля диска, что характерно для большей части пыли за пределами протопланетных дисков. В настоящее время считается, что зерна выровнены механически, возможно, за счет их собственной аэродинамики, поскольку они вращаются вокруг центральной молодой звезды.
Эта новая публикация ясно показывает, что для поляризационных наблюдений необходимо высокое разрешение. Являясь самым мощным миллиметровым/субмиллиметровым телескопом в мире, ALMA станет фундаментальным инструментом для продолжения этих исследований.
