Возможности телескопа ALMA позволили ученым измерить размеры частиц материала, из которого формируются новые планеты - «Наука и технологии»

Ученым-астрономам, использующим возможности радиотелескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), впервые в истории удалось измерить размеры крошечных частиц, из которых состоят окружающие молодые звезды газопылевые облака, являющиеся материалом, из которого формируются планетарные системы этих звезд. Данное достижение стало возможным благодаря оборудованию, способному определять характеристики поляризации улавливаемых телескопом радиоволн, и все это в месте взятое позволит пролить свет на тонкости процессов формирования планет возле молодых звезд, тонкости, которые ранее были недоступны для подробного изучения.

Согласно имеющимся теориям, планеты формируются внутри газопылевых облаков. Как правило, размеры частиц пыли, находящееся в этих облаках, не превышает нескольких микрометров, и ученые долго ломали себе голову над тем, как из таких мелких частиц могут сформироваться каменистые планеты, диаметром в десятки тысяч километров. Невозможность дистанционного измерения размеров частиц пыли служила основным препятствием исследованиям, ведь ученые не могли наблюдать за процессом увеличения размеров частиц в местах уплотнений облаков, которые являются "зародышами" новых планет.

Идея нового метода, позволяющего измерить размеры пылевых частиц, принадлежит группе Акимаса Кэйтаока (Akimasa Kataoka), ученого из Гейдельбергского университета и японской Национальной астрономической обсерватории. Он и его коллеги предположили, что радиоволны, излучаемые молодой звездой и рассеянные частицами пыли, должны нести уникальные "отпечатки", заключенные в их поляризации. А анализ особенностей поляризации волн позволит оценить размеры частичек пыли и сделать это с точностью, намного превышающей точность других методов.

Для того, чтобы проверить свои теоретические выкладки и достоверность составленных моделей на практике, группа Акимаса Кэйтаока произвела наблюдения за молодой звездой HD 142527. И ученым удалось обнаружить уникальные образцы поляризации радиоволн, прошедших сквозь газопылевой диск, окружающий эту звезду. Изменения поляризации света имеют радиальный характер, увеличивающийся по мере приближения к краю протопланетарного диска, а на самом краю диска поляризация волн становится строго перпендикулярна к своему первоначальному направлению.

Проанализировав интенсивность и другие характеристики поляризованного излучения, сравнив это все с результатами теоретических расчетов, ученые пришли к выводу, что размер подавляющего числа пылевых частиц составляет приблизительно 150 микрометров. Это является первым случаем измерения размеров пылевых частиц путем анализа поляризации радиоволн, и, что самое интересное, реальный размер частиц в 10 раз больше, чем было принято считать ранее.

Ученые объясняют столь кардинальную разницу тем, что частицы в протопланетарном диске в большинстве случаев являются "пушистыми" частицами сложной формы, а не просто сферическими частицами. Таким образом, на изменение поляризации радиоволн оказывает влияние не частица целиком, а ее отдельные более мелкие элементы. И ученые, пытавшиеся раньше определить размеры частиц пыли, на самом деле определяли размеры мелких элементов более крупных частиц.

"Доля поляризованных радиоволн, прибывающих от звезды HD 142527, составляет всего несколько процентов. Однако, благодаря возможностям телескопа ALMA мы смогли "поймать за хвост" этот слабый сигнал, несущий информацию о форме и размерах частиц космической пыли" - рассказывает Акимаса Кэйтаока, - "Все это является лишь первым шагом развития области исследований, основанных на анализе данных поляризации радиоволн, света, так называемой поляриметрии. И я надеюсь, что эта область принесет людям в будущем массу новых интересных и важных открытий".