Disco de poeira ao redor da jovem estrela HD 142527 observada com ALMA. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Kataoka et al.
Pesquisadores que usam o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), pela primeira vez, conseguiu uma medição precisa do tamanho de pequenas partículas de poeira ao redor de uma estrela jovem por meio da polarização de ondas de rádio. A alta sensibilidade do ALMA para detectar ondas de rádio polarizadas tornou possível este importante passo no rastreamento da formação de planetas ao redor de estrelas jovens.
Os astrônomos acreditam que os planetas são formados a partir de partículas de gás e poeira, embora os detalhes do processo tenham sido velados. Um dos maiores enigmas é como partículas de poeira tão pequenas quanto 1 micrômetro se agregam para formar um planeta rochoso com um diâmetro de 10 mil quilômetros. A dificuldade em medir o tamanho das partículas de poeira impediu os astrônomos de rastrear o processo de crescimento da poeira.
Akimasa Kataoka, um Humboldt Research Fellow na Universidade de Heidelberg e no Observatório Astronômico Nacional do Japão, abordou este problema. Ele e seus colaboradores teoricamente previram que, em torno de uma estrela jovem, as ondas de rádio espalhadas pelas partículas de poeira devem ter características de polarização únicas. Ele também notou que a intensidade das emissões polarizadas nos permite estimar o tamanho das partículas de poeira muito melhor do que outros métodos.
Para testar sua previsão, a equipe liderada por Kataoka observou a jovem estrela HD 142527 com ALMA (nota 1) e descobriu, pela primeira vez, o padrão de polarização único no disco de poeira ao redor da estrela. Como previsto, a polarização tem uma direção radial na maioria das partes do disco, mas na borda do disco, a direção é invertida perpendicularmente à direção radial.
Padrão de polarização obtido pelo ALMA em torno da jovem estrela HD 142527. Os contornos mostram a intensidade total das emissões de poeira e a imagem colorida mostra a intensidade das emissões polarizadas. As barras brancas mostram a direção da polarização. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Kataoka et al.
Comparando a intensidade observada das emissões polarizadas com a previsão teórica, eles determinaram que o tamanho das partículas de poeira é de no máximo 150 micrômetros. Esta é a primeira estimativa do tamanho da poeira com base na polarização. Surpreendentemente, este tamanho estimado é mais de 10 vezes menor do que se pensava anteriormente.
"Nos estudos anteriores, astrônomos estimaram o tamanho com base nas emissões de rádio, assumindo hipotéticas partículas esféricas de poeira, "explica Kataoka." Em nosso estudo, observamos as ondas de rádio espalhadas por meio da polarização, que carrega informações independentes da emissão de poeira térmica. Uma diferença tão grande no tamanho estimado das partículas de poeira implica que a suposição anterior pode estar errada. "
A ideia da equipe para resolver essa inconsistência é considerar fofo, partículas de poeira de forma complexa, não poeira esférica simples (nota 2.). Na visão macroscópica, tais partículas são realmente grandes, mas na visão microscópica, cada pequena parte de uma grande partícula de poeira espalha ondas de rádio e produz recursos de polarização exclusivos. De acordo com o presente estudo, os astrônomos obtêm essas características "microscópicas" por meio de observações de polarização. Essa ideia pode levar os astrônomos a reconsiderar a interpretação anterior dos dados observacionais.
"A fração de polarização das ondas de rádio do disco de poeira em torno do HD 142527 é de apenas uma pequena porcentagem. Graças à alta sensibilidade do ALMA, detectamos um sinal tão pequeno para obter informações sobre o tamanho e a forma das partículas de poeira, "disse Kataoka." Este é o primeiro passo na pesquisa sobre a evolução da poeira com polarimetria, e acredito que o progresso futuro será cheio de entusiasmo. "
