Астрономи визначили форму та вирівнювання пилових зерен у диску навколо молодої зірки

За допомогою Атакамського великого міліметрового/субміліметрового масиву (ALMA) отримано найглибше поляризаційне зображення пилу з усіх отриманих на сьогодні протопланетних дисків, що розкриває подробиці про пилові зерна в диску.

Про це розповідають в Національній радіоастрономічній обсерваторії (NRAO) Національного наукового фонду США, передають OstanniPodii.com.

Молоді зорі часто оточені диском з газу й пилу, з якого можуть формуватися планети, а одним з основних завдань ALMA є вивчення формування та еволюції планетних систем.

Одним з перших зображень з високою роздільною здатністю, отриманих ALMA, було зображення HL Tauri -- молодої зірки, яка розташована на відстані всього 480 світлових років від нас та оточена протопланетним диском. У диску видно розриви, в яких, можливо, формуються молоді протопланети. Формування планет -- складний процес, який ми досі не до кінця розуміємо. Під час цього процесу пилові зерна в диску збільшуються в розмірах, стикаючись і прилипаючи одне до одного, що призводить до їхнього повільного зростання та можливого перетворення на об′єкти, подібні до тих, що знаходяться в нашій Сонячній системі.

Одним зі способів вивчення пилових зерен у цих складних структурах є вивчення орієнтації випромінюваних ними світлових хвиль, яка називається поляризацією. У більш ранніх дослідженнях HL Tauri цю поляризацію було картографовано, але в новому дослідженні поляризаційне зображення HL Tauri отримано з безпрецедентними подробицями.

Отримане зображення ґрунтується на 10-кратному збільшенні числа поляризаційних вимірювань порівняно з будь-яким іншим диском і 100-кратному збільшенні числа вимірювань порівняно з більшістю дисків. За даними дослідження, опублікованого 15 листопада в журналі Nature, це найглибше поляризаційне зображення будь-якого диска з отриманих на сьогодні.

Зображення було отримано з роздільною здатністю 5 AU, що відповідає відстані від Сонця до Юпітера. Попередні поляризаційні спостереження проводилися з набагато меншою роздільною здатністю та не давали змоги виявити тонкі закономірності поляризації всередині диска. Зокрема, команда виявила, що кількість поляризованого світла більша на одній стороні диска, ніж на іншій, що, ймовірно, пов′язано з асиметрією розподілу пилових зерен або їхніх властивостей по диску.

Пилові зерна не завжди мають сферичну форму. Вони можуть бути сплющеними, як товстий млинець, або витягнутими, як рисове зерно. Коли світло випромінюється або розсіюється цими пиловими зернами, воно може ставати поляризованим, тобто хвилі світла орієнтуються в певному напрямку, а не просто безладно. Ці нові результати дають змогу припустити, що зерна поводяться скоріше як витягнуті зерна, і накладають серйозні обмеження на форму та розмір пилових зерен усередині диска.

Дивовижним результатом дослідження є те, що поляризація в щілинах диска більша, ніж у кільцях, попри те, що в кільцях більше пилу. Поляризація в щілинах більш азимутальна, що дає змогу припустити, що поляризація виходить від вирівняних пилових зерен усередині щілин. Поляризація кілець більш однорідна, що свідчить про те, що поляризація значною мірою зумовлена розсіюванням.

Загалом, поляризація зумовлена сумішшю розсіювання та вирівнювання пилу. Виходячи з отриманих даних, незрозуміло, що змушує зерна пилу вирівнюватися, але, найімовірніше, вони не вирівняні вздовж магнітного поля диска, що характерно для більшості пилинок за межами протопланетних дисків. Наразі вважається, що зерна вирівнюються механічно, можливо, під дією власної аеродинаміки, коли вони обертаються навколо центральної молодої зірки.

"Що покажуть подальші дослідження HL Tauri? Нова публікація ясно показує, що для вивчення деталей, пов′язаних з пиловими зернами, необхідна висока роздільна здатність поляризаційних спостережень. ALMA, який є найпотужнішим у світі міліметровим/субміліметровим телескопом, стане фундаментальним інструментом для продовження цих досліджень", - вважають в NRAO.