ALMA’nın genç yıldız gözlemi, toz taneciklerinin ayrıntılarını ortaya çıkarıyor

Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisinin (ALMA) temel hedeflerinden biri gezegen sistemlerinin oluşumunu ve evrimini incelemektir. Genç yıldızlar genellikle gezegenlerin oluşabileceği bir gaz ve toz diskiyle çevrilidir.

ALMA’nın yakaladığı ilk yüksek çözünürlüklü görüntülerden biri, yalnızca 480 ışıkyılı uzaklıkta, öngezegen diskiyle çevrelenmiş genç bir yıldız olan HL Tauri’ye aitti. Diskte genç protogezegenlerin oluştuğu yer olabilecek gözle görülür boşluklar var. Gezegen oluşumu hala tam olarak anlayamadığımız karmaşık bir süreçtir. Bu işlem sırasında, diskteki toz tanecikleri çarpıştıkça ve birbirine yapıştıkça boyut olarak büyüyor, bu da onların yavaş yavaş büyüyerek potansiyel olarak güneş sistemimizdekilere benzer nesneler haline gelmesine neden oluyor.

Bu karmaşık yapılardaki toz taneciklerini incelemenin yollarından biri, yaydıkları ışık dalgalarının yönelimine bakmaktır; buna polarizasyon denir. HL Tauri ile ilgili daha önceki çalışmalar bu kutuplaşmanın haritasını çıkarmıştı, ancak Ian Stephens ve meslektaşlarının yaptığı yeni bir çalışma, HL Tauri’nin kutuplaşma görüntüsünü eşi benzeri görülmemiş ayrıntılarla yakaladı.

Ortaya çıkan görüntü, diğer disklerden 10 kat daha fazla polarizasyon ölçümüne ve çoğu diskten 100 kat daha fazla ölçüme dayanmaktadır. Araştırmaya göre bu, şu ana kadar yakalanan herhangi bir disk arasında açık ara en derin polarizasyon görüntüsü. yayınlanan 15 Kasım’da Doğa.

Görüntü, yaklaşık olarak güneşten Jüpiter’e olan mesafeye eşdeğer olan 5 AU çözünürlükte çekildi. Önceki polarizasyon gözlemleri çok daha düşük bir çözünürlükteydi ve disk içindeki ince polarizasyon modellerini ortaya çıkarmıyordu. Örneğin ekip, diskin bir tarafındaki polarize ışık miktarının diğerine göre daha fazla olduğunu buldu; bu durum muhtemelen toz taneciklerindeki dağılımdaki asimetrilerden veya bunların diskteki özelliklerinden kaynaklanıyor.

Toz taneleri genellikle küresel değildir. Kalın bir gözleme gibi basık veya pirinç tanesi gibi uzatılmış olabilirler. Işık bu toz tanecikleri tarafından yayıldığında veya saçıldığında polarize olabilir, bu da ışık dalgalarının rastgele olmaktan ziyade belirli bir yöne yönlendirildiği anlamına gelir. Bu yeni sonuçlar, taneciklerin daha çok yayvan tanecikler gibi davrandığını ve disk içindeki toz taneciklerinin şekli ve boyutu üzerinde güçlü kısıtlamalar getirdiğini gösteriyor.

Çalışmanın şaşırtıcı bir sonucu ise halkalarda daha fazla toz olmasına rağmen diskin boşluklarında halkalara göre daha fazla polarizasyon olması. Boşlukların içindeki polarizasyon daha azimuttadır, bu da polarizasyonun boşlukların içindeki hizalanmış toz taneciklerinden kaynaklandığını düşündürmektedir. Halkaların polarizasyonu daha tek biçimli; bu da polarizasyonun büyük ölçüde saçılmadan kaynaklandığını gösteriyor.

Genel olarak polarizasyon, saçılma ve toz hizalamasının bir karışımından gelir. Verilere dayanarak, toz taneciklerinin hizalanmasına neyin sebep olduğu belli değil, ancak muhtemelen diskin manyetik alanı boyunca hizalı değiller; bu, protoplanet disklerin dışındaki çoğu toz için geçerli. Şu anda, taneciklerin merkezdeki genç yıldızın etrafında dönerken mekanik olarak, belki de kendi aerodinamikleriyle hizalandığı düşünülüyor.

HL Tau’nun çalışmaları bundan sonra neyi ortaya çıkaracak? Bu yeni yayın, toz tanecikleri hakkındaki ayrıntıları öğrenmek için polarizasyon gözlemlerinde yüksek çözünürlüğün gerekli olduğunu açıkça ortaya koyuyor. Dünyanın en güçlü milimetre/milimetre-altı teleskopu olan ALMA, bu araştırmanın sürdürülmesinde temel bir araç olacaktır.