ALMA detecteert stofkorrels in de protoplanetaire schijf van HL Tauri
Astronomen hebben met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array een hoge-resolutiefoto gemaakt van HL Tauri, een jonge ster in het sterrenbeeld Stier.
HL Tauri bevindt zich op een afstand van 450 lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Stier – Taurus. De ster is ook bekend als H 150, TIC 353752575 en EPIC 210690913 en is minder dan 100.000 jaar oud.
De protoplanetaire schijf rond HL Tauri is ongewoon helder en massief en dat maakt het een uitstekende plek om te zoeken naar tekenen van planeten die daar aan het ontstaan zijn.
Het onderzoek is uitgevoerd onder leiding van astronoom Ian Stephens van de Worcester State University in Massachusetts, Verenigde Staten. Volgens hem is planeetvorming een complex proces dat nog steeds niet volledig wordt begrepen. Tijdens dit proces groeien stofkorrels in de schijf in grootte terwijl ze botsen en samenplakken waarbij ze langzaam groeien tot objecten vergelijkbaar met die in ons eigen zonnestelsel.
Een van de manieren om stofkorrels in deze complexe structuren te onderzoeken is te kijken naar de oriëntatie van de lichtgolven die ze emitteren, bekend als polarisatie.
Eerdere studies van HL Tauri hebben deze polarisatie in kaart gebracht maar Dr. Stephenson en zijn mede-onderzoekers maakten een polarisatie-opname in een ongekend hoge resolutie.
De resulterende opname is gebaseerd op 10 keer meer polarisatiemetingen dan enige andere protoplanetaire schijf en meer dan 100 metingen dan de meeste schijven. Het is veruit de meest diepe polarisatieopname van een protoplanetaire schijf ooit gemaakt.
De opname is gemaakt met een resolutie van 5 Astronomische Eenheden. Dat komt overeen met de afstand tussen Jupiter en de Zon.
Eerdere polarisatieopnames waren op een veel lagere resolutie en toonden geen subtiele polarisatiepatronen in de schijf.
Zo ontdekten de onderzoekers dat de hoeveelheid gepolariseerd licht aan een zijde van de schijf groter was dan aan de andere kant. Dit wordt mogelijk veroorzaakt doordat de stofdeeltjes niet gelijkmatig zijn verdeeld of hun eigenschappen over de schijf anders zijn.
Stofdeeltjes zijn meestal niet rond. Ze kunnen afgeplat zijn als een pannenkoek of langgerekt zoals een rijstkorrel. Als licht wordt geëmitteerd of weerkaatst door deze stofdeeltjes kan het gepolariseerd worden en dat betekent dat de lichtgolven in een bepaalde richting worden georiënteerd in plaats van willekeurig worden verspreid.
Deze nieuwe resultaten suggereren dat stofkorrels zich meer als langgerekte korrels gedragen en ze zorgen daarmee voor meer duidelijkheid over de vorm en grootte van stofkorrels in de schijf.
Een verrassend effect van de onderzoek is dat er meer polarisatie is in de openingen van de schijf dan in de ringen, ook al zit er meer stof in de ringen.
De polarisatie binnen de gaten is meer azimutaal, wat suggereert dat de polarisatie afkomstig is van uitgelijnde stofkorrels binnen de gaten. De polarisatie van de ringen is uniformer, wat erop wijst dat de polarisatie grotendeels voortkomt uit verstrooiing.
Over het algemeen komt polarisatie voort uit een mix van verstrooiing en stofuitlijning, aldus de onderzoekers.
Op basis van de ALMA-gegevens is het onduidelijk wat de oorzaak is van de uitlijning van de stofkorrels, maar ze liggen waarschijnlijk niet uitgelijnd langs het magnetische veld van de schijf, wat het geval is voor het meeste stof buiten protoplanetaire schijven.
Momenteel wordt gedacht dat de korrels mechanisch zijn uitgelijnd, misschien door hun eigen aerodynamica, terwijl ze rond de centrale jonge ster draaien.
De bevindingen zijn in het tijdschrift Nature gepubliceerd.
Artikel: I.W. Stephens et al. Aligned grains and scattered light found in gaps of planet-forming disk. Nature, published online November 15, 2023; doi: 10.1038/s41586-023-06648-7
Eerste publicatie: 22 november 2023
Bron: sci-news
