太好了，探測到星周盤的偏振發射，推斷出了原行星盤的溫度結構！

2020-10-18 博科園

偏振光是一種常見的現象，因為光的散射或反射會導致其兩個分量中的一個優先被吸收。例如，地球上的大部分陽光由於在大氣中的散射而優先偏振（這有助於使偏振太陽鏡有效）。來自天體物理源的電磁輻射也可能是極化的，這通常是因為由局部磁場相互對準的細長塵埃顆粒的散射。這些場被認為在控制星際氣雲的形狀和運動方面起著重要，甚至是主導的作用，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特方法。年輕星體周圍圓盤中排列的顆粒產生的偏振輻射，對於研究行星如何在這些圓盤中發展和演化的天文學家特別感興趣。極化發射不僅可以揭示存在的磁場細節，而且（取決於顆粒形狀和性質）還可以揭示盤環境的其他結構特徵，例如各向異性恆星輻射的存在。阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列望遠鏡（ALMA）現在成功地探測到了一些年輕星際圓盤的偏振發射。

哈佛史密森天體物理學中心天文學家伊恩·史蒂芬斯(Ian Stephens)是一個使用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列望遠鏡（ALMA）觀測多波長這種發射強度的團隊成員，其研究發表在《皇家天文學會月刊》上，研究的結論是，磁場過程不太可能是唯一起作用的機制，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射，以更緊密地複製觀測數據。

科學家們對圓盤中的偏振塵埃排放進行了分析，發現當從側面觀察圓盤時，溫度梯度對偏振的影響最大，研究用詳細的模型驗證了這個結論。由於溫度梯度會受到盤吸積的影響，這些偏振結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於盤的角度。年輕恆星周圍原行星盤（圓盤）中排列顆粒的極化連續發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。

但這取決於非球形顆粒是磁排列、輻射排列還是機械排列。研究表明，它也可以用來探測另一個關鍵的圓盤屬性（溫度梯度）沿著光學厚度的視線，與顆粒取向機制無關。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技術，給出了一個近似公式，該公式將偏振分數與相對於τ=1表面光學厚度τ的溫度梯度聯繫起來。然後用有吸積加熱和無吸積加熱的恆星輻照圓盤模型對公式進行了驗證。

使用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列望遠鏡（ALMA）塵埃極化數據的許多0類和I類圓盤說明了該技術的前景和挑戰，包括星系NGC 1333 IRAS4A1、IRAS 16293B、BHB 07-11、L1527、HH 212和HH 111。特別地，研究發現穿過高傾角圓盤近側的視線與穿過遠側視線的溫度梯度方向不同，這可能導致近側的偏振方向與遠側的偏振方向正交，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可以補充其他方法，特別是那些使用分子線的方法。

博科園｜研究/來自：哈佛史密森天體物理學中心

參考期刊《皇家天文學會月刊》

DOI: 10.1093/mnras/staa542

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