Астрономы определили форму и выравнивание пылевых зерен в диске вокруг молодой звезды

С помощью Атакамского большого миллиметрового/субмиллиметрового массива (ALMA) получено самое глубокое поляризационное изображение пыли из всех полученных на сегодня протопланетных дисков, раскрывающее подробности о пылевых зернах в диске.

Об этом рассказывают в Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) Национального научного фонда США, передают OstanniPodii.com.

Молодые звезды часто окружены диском из газа и пыли, из которого могут формироваться планеты, а одной из основных задач ALMA является изучение формирования и эволюции планетных систем.

Одним из первых изображений высокого разрешения, полученных ALMA, было изображение HL Tauri -- молодой звезды, расположенной на расстоянии всего 480 световых лет от нас и окруженной протопланетным диском. В диске видны разрывы, в которых, возможно, формируются молодые протопланеты. Формирование планет -- сложный процесс, который мы до сих пор не до конца понимаем. Во время этого процесса пылевые зерна в диске увеличиваются в размерах, сталкиваясь и прилипая друг к другу, что приводит к их медленному росту и возможному превращению в объекты, подобные тем, что находятся в нашей Солнечной системе.

Одним из способов изучения пылевых зерен в этих сложных структурах является изучение ориентации излучаемых ими световых волн, которая называется поляризацией. В более ранних исследованиях HL Tauri эта поляризация была картографирована, но в новом исследовании поляризационное изображение HL Tauri получено с беспрецедентными подробностями.

Полученное изображение основывается на 10-кратном увеличении числа поляризационных измерений по сравнению с любым другим диском и 100-кратном увеличении числа измерений по сравнению с большинством дисков. По данным исследования, опубликованного 15 ноября в журнале Nature, это самое глубокое поляризационное изображение любого диска из полученных на сегодняшний день.

Изображение было получено с разрешением 5 AU, что соответствует расстоянию от Солнца до Юпитера. Предыдущие поляризационные наблюдения проводились с гораздо меньшим разрешением и не позволяли выявить тонкие закономерности поляризации внутри диска. В частности, команда обнаружила, что количество поляризованного света больше на одной стороне диска, чем на другой, что, вероятно, связано с асимметрией распределения пылевых зерен или их свойств по диску.

Пылевые зерна не всегда имеют сферическую форму. Они могут быть сплющенными, как толстый блин, или вытянутыми, как рисовое зерно. Когда свет излучается или рассеивается этими пылевыми зернами, он может становиться поляризованным, то есть волны света ориентируются в определенном направлении, а не просто беспорядочно. Эти новые результаты позволяют предположить, что зерна ведут себя скорее как вытянутые зерна, и накладывают серьезные ограничения на форму и размер пылевых зерен внутри диска.

Удивительным результатом исследования является то, что поляризация в щелях диска больше, чем в кольцах, несмотря на то, что в кольцах больше пыли. Поляризация в щелях более азимутальная, что позволяет предположить, что поляризация исходит от выровненных пылевых зерен внутри щелей. Поляризация колец более однородная, что свидетельствует о том, что поляризация в значительной степени обусловлена рассеянием.

В целом, поляризация обусловлена смесью рассеивания и выравнивания пыли. Исходя из полученных данных, непонятно, что заставляет зерна пыли выравниваться, но, скорее всего, они не выровнены вдоль магнитного поля диска, что характерно для большинства пылинок за пределами протопланетных дисков. Сейчас считается, что зерна выравниваются механически, возможно, под действием собственной аэродинамики, когда они вращаются вокруг центральной молодой звезды.

"Что покажут дальнейшие исследования HL Tauri? Новая публикация ясно показывает, что для изучения деталей, связанных с пылевыми зернами, необходимо высокое разрешение поляризационных наблюдений. ALMA, будучи самым мощным в мире миллиметровым/субмиллиметровым телескопом, станет фундаментальным инструментом для продолжения этих исследований", - убеждены в NRAO.