ALMA对年轻恒星的观测揭示了尘埃颗粒的细节

阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的主要目标之一是研究行星系统的形成和演化。年轻的恒星通常被气体和尘埃盘包围，行星可以从这些气体和尘埃盘中形成。

ALMA捕获的第一批高分辨率图像之一是HLTauri，这是一颗距离我们仅480光年的年轻恒星，周围环绕着原行星盘。圆盘上有明显的缝隙，这可能是年轻原行星形成的地方。行星的形成是一个我们尚未完全了解的复杂过程。在此过程中，圆盘中的尘埃颗粒在相互碰撞和粘附时尺寸不断增大，导致它们缓慢生长，有可能成为与太阳系内类似的物体。

研究这些复杂结构中的尘埃颗粒的方法之一是观察它们发出的光波的方向，即偏振。早期对金牛座HL的研究已经绘制了这种极化图，但IanStephens及其同事的一项新研究以前所未有的细节捕捉到了金牛座HL的极化图像。

生成的图像基于比任何其他圆盘多10倍的偏振测量值，以及比大多数圆盘多100倍的测量值。根据11月15日发表在《自然》杂志上的研究，这是迄今为止捕获的所有圆盘中最深的偏振图像。

该图像以5AU的分辨率拍摄，大约是太阳到木星的距离。之前的偏振观测分辨率要低得多，并且没有揭示圆盘内偏振的微妙模式。例如，研究小组发现圆盘一侧的偏振光量大于另一侧，这可能是由于尘埃颗粒的分布或其在圆盘上的特性不对称造成的。

尘埃颗粒通常不是球形的。它们可以像厚煎饼一样扁平，也可以像米粒一样扁长。当光从这些尘埃颗粒发射或散射时，它会变得偏振，这意味着光波沿特定方向而不是随机定向。这些新结果表明，颗粒的行为更像扁长颗粒，它们对盘内尘埃颗粒的形状和大小施加了严格的限制。

这项研究的一个令人惊讶的结果是，尽管环中的灰尘较多，但圆盘间隙内的极化程度却高于环。间隙内的偏振更具方位角，这表明偏振来自间隙内对齐的尘埃颗粒。环的偏振更加均匀，表明偏振主要来自散射。

一般来说，偏振来自散射和灰尘排列的混合。根据这些数据，尚不清楚是什么导致尘埃颗粒排列，但它们很可能没有沿着盘的磁场排列，这对于原行星盘之外的大多数尘埃来说都是这种情况。目前，人们认为这些颗粒在围绕中央年轻恒星旋转时，可能是通过它们自身的空气动力学机械排列的。

HLTau的研究下一步将揭示什么?这份新出版物明确指出，偏振观测需要高分辨率才能了解尘埃颗粒的细节。作为世界上最强大的毫米/亚毫米望远镜，ALMA将成为继续这项研究的基本仪器。

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