太好了，探測到星周盤的偏振發(fā)射，推斷出了原行星盤的溫度結(jié)構(gòu)！

2020-09-22 21:38 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

偏振光是一種常見的現(xiàn)象，因?yàn)楣獾纳⑸浠蚍瓷鋾?dǎo)致其兩個分量中的一個優(yōu)先被吸收。例如，地球上的大部分陽光由于在大氣中的散射而優(yōu)先偏振（這有助于使偏振太陽鏡有效）。

來自天體物理源的電磁輻射也可能是極化的，這通常是因?yàn)橛删植看艌鱿嗷?zhǔn)的細(xì)長塵埃顆粒的散射。這些場被認(rèn)為在控制星際氣云的形狀和運(yùn)動方面起著重要，甚至是主導(dǎo)的作用，而且極難直接測量。

觀測塵埃顆粒的偏振為探測磁場提供了一種獨(dú)特方法。年輕星體周圍圓盤中排列的顆粒產(chǎn)生的偏振輻射，對于研究行星如何在這些圓盤中發(fā)展和演化的天文學(xué)家特別感興趣。極化發(fā)射不僅可以揭示存在的磁場細(xì)節(jié)，而且（取決于顆粒形狀和性質(zhì)）還可以揭示盤環(huán)境的其他結(jié)構(gòu)特征，例如各向異性恒星輻射的存在。阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列望遠(yuǎn)鏡（ALMA）現(xiàn)在成功地探測到了一些年輕星際圓盤的偏振發(fā)射。

哈佛史密森天體物理學(xué)中心天文學(xué)家伊恩·斯蒂芬斯(Ian Stephens)是一個使用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列望遠(yuǎn)鏡（ALMA）觀測多波長這種發(fā)射強(qiáng)度的團(tuán)隊(duì)成員，其研究發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月刊》上，研究的結(jié)論是，磁場過程不太可能是唯一起作用的機(jī)制，而且他們證明，與簡單的磁場模型相比，穿過圓盤的溫度梯度，可以改變排列的塵埃顆粒的極化發(fā)射，以更緊密地復(fù)制觀測數(shù)據(jù)。

科學(xué)家們對圓盤中的偏振塵埃排放進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)從側(cè)面觀察圓盤時，溫度梯度對偏振的影響最大，研究用詳細(xì)的模型驗(yàn)證了這個結(jié)論。由于溫度梯度會受到盤吸積的影響，這些偏振結(jié)果也為探測盤吸積提供了一種新的方法。例如，吸積加熱可以改變偏振相對于盤的角度。年輕恒星周圍原行星盤（圓盤）中排列顆粒的極化連續(xù)發(fā)射可以用來探測磁場、輻射各向異性或塵埃和氣體之間的漂移。

但這取決于非球形顆粒是磁排列、輻射排列還是機(jī)械排列。研究表明，它也可以用來探測另一個關(guān)鍵的圓盤屬性（溫度梯度）沿著光學(xué)厚度的視線，與顆粒取向機(jī)制無關(guān)。研究人員首先用一個簡單的一維板模型解析地說明了這項(xiàng)技術(shù)，給出了一個近似公式，該公式將偏振分?jǐn)?shù)與相對于τ=1表面光學(xué)厚度τ的溫度梯度聯(lián)系起來。然后用有吸積加熱和無吸積加熱的恒星輻照圓盤模型對公式進(jìn)行了驗(yàn)證。

使用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列望遠(yuǎn)鏡（ALMA）塵埃極化數(shù)據(jù)的許多0類和I類圓盤說明了該技術(shù)的前景和挑戰(zhàn)，包括星系NGC 1333 IRAS4A1、IRAS 16293B、BHB 07-11、L1527、HH 212和HH 111。特別地，研究發(fā)現(xiàn)穿過高傾角圓盤近側(cè)的視線與穿過遠(yuǎn)側(cè)視線的溫度梯度方向不同，這可能導(dǎo)致近側(cè)的偏振方向與遠(yuǎn)側(cè)的偏振方向正交，而HH111圓盤可能就是這種情況。研究通過塵埃偏振探測圓盤溫度梯度的技術(shù)可以補(bǔ)充其他方法，特別是那些使用分子線的方法。