Можливості телескопа ALMA дозволили вченим виміряти розміри частинок матеріалу, з якого формуються нові планети

Вченим-астрономам, що використовують можливості радіотелескопу Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) , вперше в історії вдалося виміряти розміри крихітних часток, з яких складаються навколишні молоді зірки газопилові хмари, які є матеріалом, з якого формуються планетарні системи цих зірок.

Це досягнення стало можливим завдяки обладнанню, здатному визначати характеристики поляризації вловлюються телескопом радіохвиль, і все це в місці взяте дозволить пролити світло на тонкощі процесів формування планет біля молодих зірок, тонкощі, які раніше були недоступні для докладного вивчення.

Згідно з наявними теоріями, планети формуються всередині газопилових хмар. Як правило, розміри частинок пилу, що знаходиться в цих хмарах, не перевищує декількох мікрометрів, і вчені довго ламали собі голову над тим, як з таких дрібних частинок можуть сформуватися кам’янисті планети, діаметром в десятки тисяч кілометрів. Неможливість дистанційного вимірювання розмірів частинок пилу служила основною перешкодою дослідженням, адже вчені не могли спостерігати за процесом збільшення розмірів частинок в місцях ущільнень хмар, які є “зародками” нових планет.

Ідея нового методу, що дозволяє виміряти розміри пилових частинок, належить групі Акімаса Кейтаока (Akimasa Kataoka), вченого з Гейдельберзького університету і японської Національної астрономічної обсерваторії. Він і його колеги припустили, що радіохвилі, які випромінює молодою зіркою і розсіяні частками пилу, повинні нести унікальні “відбитки”, укладені в їх поляризації. А аналіз особливостей поляризації хвиль дозволить оцінити розміри частинок пилу і зробити це з точністю, що набагато перевищує точність інших методів.

Для того, щоб перевірити свої теоретичні викладки і достовірність складених моделей на практиці, група Акімаса Кейтаока справила спостереження за молодою зіркою HD 142527. І вченим вдалося виявити унікальні зразки поляризації радіохвиль, які пройшли крізь газопилової диск, навколишній цю зірку. Зміни поляризації світла мають радіальний характер, збільшується в міру наближення до краю протопланетарного диска, а на самому краю диска поляризація хвиль стає строго перпендикулярна до свого початкового напрямку.

Проаналізувавши інтенсивність і інші характеристики поляризованого випромінювання, порівнявши це все з результатами теоретичних розрахунків, вчені прийшли до висновку, що розмір переважної числа пилових частинок становить приблизно 150 мікрометрів. Це є першим випадком вимірювання розмірів пилових частинок шляхом аналізу поляризації радіохвиль, і, що найцікавіше, реальний розмір часток в 10 разів більше, ніж було прийнято вважати раніше.

Вчені пояснюють таку кардинальну різницю тим, що частинки в протопланетарном диску в більшості випадків є “пухнастими” частинками складної форми, а не просто сферичними частинками. Таким чином, на зміну поляризації радіохвиль впливає не частинка цілком, а її окремі більш дрібні елементи. І вчені, які намагалися раніше визначити розміри частинок пилу, насправді визначали розміри дрібних елементів більших частинок.

“Частка поляризованих радіохвиль, що прибувають від зірки HD 142527, складає всього кілька відсотків. Однак, завдяки можливостям телескопа ALMA ми змогли” упіймати за хвіст “цей слабкий сигнал, що несе інформацію про форму і розміри частинок космічного пилу” – розповідає Акімаса Кейтаока, – ” все це є лише першим кроком розвитку галузі досліджень, заснованих на аналізі даних поляризації радіохвиль, світла, так званої поляриметрії. і я сподіваюся, що ця область принесе людям в майбутньому масу нових цікавих і важливих відкриттів “.