ALMA zmierzyła rozmiary ziaren pyłu, z których powstaną planety

Dysk pyłowy wokół młodej gwiazdy HD 142527 obserwowany za pomocą ALMA. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Kataoka et al.
Dysk pyłowy wokół młodej gwiazdy HD 142527 obserwowany za pomocą ALMA. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Kataoka et al.

Badacze pracujący na danych zebranych przez obserwatorium ALMA (Atacama Large Milimeter/submilimeter Array) jako pierwsi w historii, wykorzystując do tego polaryzację fal radiowych, precyzyjnie zmierzyli rozmiary niewielkich drobin pyłu wokół młodej gwiazdy. Wysoka czułość ALMA w zakresie wykrywania spolaryzowanych fal radiowych umożliwiła dokonanie tego znaczącego odkrycia, które przyczyni się do poszerzenia naszej wiedzy z zakresu formowania się planet wokół młodych gwiazd.

Astronomowie od dawna wiedzą, że planety powstają z gazu i pyłu, aczkolwiek szczegóły tego procesu do dzisiaj nie są do końca poznane. Jedną z większych tajemnic było w jaki sposób cząstki pyłu o rozmiarach rzędu 1 mikrometra łączą się ze sobą stopniowo prowadząc do powstania planet skalistych o rozmiarach rzędu 10 000 km. Trudności przy zmierzeniu rozmiarów cząstek pyłu uniemożliwiały astronomom śledzenie procesu wzrostu ich rozmiarów.

Akimasa Kataoka z Uniwersytetu w Heidelbergu i NRAO, rozwiązał ten problem. Wraz ze swoimi współpracownikami teoretycznie przewidział, że wokół młodej gwiazdy fale radiowe rozproszone na cząstkach pyłu powinny charakteryzować się unikalną polaryzacją. Co więcej, zauważył także, że intensywność spolaryzowanej emisji pozwala nam oszacować rozmiar cząstek pyłu dużo dokładniej niż jakakolwiek inna metoda.

Aby przetestować powyższe wnioski, zespół kierowany przez Kataokę obserwował młodą gwiazdę HD 142527 za pomocą obserwatorium ALMA. Obserwacje okazały się sukcesem – astronomom udało się dostrzec unikalną polaryzację dysku pyłowego otaczającego gwiazdę. Zgodnie z przewidywaniami polaryzacja miała radialny kierunek w większej części dysku, a na samej krawędzi dysku kierunek zmienia się na prostopadły do radialnego.

Porównując obserwowaną intensywność spolaryzowanej emisji z przewidywaniami teoretycznymi, astronomowie oszacowali rozmiary ziaren pyłu na maksymalnie 150 mikrometrów. To pierwsze oszacowanie rozmiarów pyłu oparte na polaryzacji. Co ciekawe te szacunki wskazują, że rozmiary ziaren pyłu są o cały rząd wielkości mniejsze od wcześniej zakładanych.

„we wcześniejszych badaniach astronomowie szacowali rozmiary na podstawie emisji w zakresie radiowym zakładając hipotetyczne sferyczne cząstki pyłu,” mówi Kataoka. „W naszym badaniu obserwowaliści rozproszone fale radiowe pod kątem ich polaryzacji. Tak duża rozbieżność naszych wyników z wcześniejszymi założeniami wskazuje, że mogliśmy się wcześniej mylić.”

Źródło: NAOJ