Астрономы полагали, что планеты образованы из частиц газа и пыли, хотя детали этого процесса были завуалированы. Одна из главных загадок заключается в том, как частицы пыли размером всего 1 микрометр собираются в скалистую планету диаметром 10 тысяч километров. Из-за сложности измерения размера пылевых частиц астрономы не смогли проследить процесс роста пыли.Акимаса Катаока, научный сотрудник Гумбольдта из Гейдельбергского университета и Национальной астрономической обсерватории Японии, занялся этой проблемой.
Он и его сотрудники теоретически предсказали, что вокруг молодой звезды радиоволны, рассеянные частицами пыли, должны иметь уникальные поляризационные свойства. Он также заметил, что интенсивность поляризованного излучения позволяет нам оценить размер пылевых частиц намного лучше, чем другие методы.
Чтобы проверить свое предсказание, группа под руководством Катаока наблюдала молодую звезду HD 142527 с помощью ALMA (примечание 1) и впервые обнаружила уникальную картину поляризации в пылевом диске вокруг звезды. Как и предполагалось, поляризация имеет радиальное направление в большинстве частей диска, но на краю диска направление меняется перпендикулярно радиальному направлению.Сравнивая наблюдаемую интенсивность поляризованного излучения с теоретическим предсказанием, они определили, что размер частиц пыли составляет не более 150 микрометров. Это первая оценка размера пыли на основе поляризации.
Удивительно, но этот предполагаемый размер более чем в 10 раз меньше, чем предполагалось ранее.«В предыдущих исследованиях астрономы оценили размер на основе радиоизлучения, предполагая наличие гипотетических сферических частиц пыли», — объясняет Катаока. «В нашем исследовании мы наблюдали рассеянные радиоволны через поляризацию, которая несет независимую информацию от теплового излучения пыли. Такая большая разница в предполагаемых размерах пылевых частиц подразумевает, что предыдущее предположение может быть неверным».
Идея группы по устранению этого несоответствия состоит в том, чтобы рассмотреть пушистые частицы пыли сложной формы, а не просто сферическую пыль (примечание 2). С макроскопической точки зрения такие частицы действительно большие, но с микроскопической точки зрения каждая малая часть большой частицы пыли рассеивает радиоволны и создает уникальные поляризационные свойства.
Согласно настоящему исследованию, астрономы получают эти «микроскопические» особенности посредством поляризационных наблюдений. Эта идея может побудить астрономов пересмотреть предыдущую интерпретацию данных наблюдений.
«Доля поляризации радиоволн от пылевого диска вокруг HD 142527 составляет всего несколько процентов. Благодаря высокой чувствительности ALMA мы обнаружили такой крошечный сигнал, чтобы получить информацию о размере и форме частиц пыли», — сказал Катаока. «Это самый первый шаг в исследованиях эволюции пыли с помощью поляриметрии, и я верю, что будущий прогресс будет полон волнения».
