Przejdź do treści

Zmierzono rozmiary ziaren pyłu, z których powstają planety

Astronomowie zastosowali technikę pomiarów polaryzacji fali radiowej do zmierzenia rozmiarów ziaren pyłu w dysku wokół młodej gwiazdy. Z takich ziaren powstają później planety. Obserwacje prowadzono przy pomocy sieci radioteleskopów ALMA.

Ziarna pyłu w dyskach wokół młodych gwiazd to element budulcowy, z którego w efekcie długiego procesu powstają ciała o rozmiarach planet. Jednak szczegółowy przebieg tych procesów nie jest dobrze poznany przez astronomów. W szczególności to, w jaki sposób niewielkie ziarna pyłu, mierzące np. 1 mikrometr, zlepiają się w coraz większe struktury, aż uformuje się planeta o średnicy np. 10 000 km.

Pomiary rozmiarów ziaren w dyskach wokół gwiazd nie są łatwe, ale grupie badawczej, którą kierował Akimasa Kataoka z Uniwersytetu w Heidelbergu (Niemcy) i Narodowego Obserwatorium Astronomicznego Japonii (NOAJ), udało się dzięki zastosowaniu pomiarów polarymetrycznych dokonać takiego pomiaru.

Najpierw naukowcy ustalili teoretycznie, iż fale radiowe powinny być rozpraszane na ziarnach pyłu w dysku wokół gwiazd, co da efekt w postaci ukierunkowania drgań fal radiowych, czyli polaryzacji. I tę polaryzację postanowiono spróbować zmierzyć, a potem wywnioskować na podstawie jej intensywności, jakie są rozmiary ziaren.

Przeprowadzono obserwacje radiowe młodej gwiazdy HD 142527. Ich wynik był pozytywny, w dysku pyłowym zaobserwowano polaryzację na poziomie kilku procent. Zgodnie z przewidywaniami, miała ona kierunek radialny w większości obszarów dysku, natomiast na obrzeżach dysku kierunek polaryzacji zmienia się na prostopadły. Później porównano model teoretyczny z wynikami obserwacji i na tej podstawie określono, że wielkość ziaren pyłu nie powinna przekraczać 150 mikrometrów. To pierwszy przypadek określenia rozmiarów ziaren pyłu przy pomocy polaryzacji. Uzyskany wynik jest dziesięciokrotnie mniejszy niż wcześniejsze przypuszczenia.

Do obserwacji wykorzystano wielką sieć radioteleskopów Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), która pracuje na płaskowyżu Chajnantor w Chile, na wysokości aż 5000 metrów n.p.m. ALMA to globalny projekt, w którym Europę reprezentuje Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), organizacja, do której nasz kraj przystąpił w ubiegłym roku.

Więcej informacji:

Źródło: ALMA / NAOJ

Na ilustracji:
Polaryzacja fali radiowej obserwowana przez ALMA w dysku pyłowym wokół młodej gwiazdy HD 142527. Kontury pokazują obszar emisji spolaryzowanej, kolor jej intensywność, a kreski – kierunek polaryzacji. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Kataoka et al.