Ricercatori che utilizzano l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), avere per la prima volta, ottenuto una misurazione precisa delle dimensioni di piccole particelle di polvere attorno a una giovane stella attraverso la polarizzazione delle onde radio. L'elevata sensibilità di ALMA per la rilevazione delle onde radio polarizzate ha reso possibile questo importante passo nel tracciare la formazione dei pianeti attorno alle giovani stelle.

Gli astronomi hanno creduto che i pianeti siano formati da particelle di gas e polvere, anche se i dettagli del processo sono stati velati. Uno dei maggiori enigmi è come le particelle di polvere piccole come 1 micrometro si aggregano per formare un pianeta roccioso con un diametro di 10 mila chilometri. La difficoltà nel misurare la dimensione delle particelle di polvere ha impedito agli astronomi di tracciare il processo di crescita della polvere.

Akimasa Kataoka, un ricercatore Humboldt di stanza presso l'Università di Heidelberg e l'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone, affrontato questo problema. Lui e i suoi collaboratori hanno teoricamente previsto che, intorno a una giovane stella le onde radio disperse dalle particelle di polvere dovrebbero avere caratteristiche di polarizzazione uniche. Ha anche notato che l'intensità delle emissioni polarizzate ci consente di stimare la dimensione delle particelle di polvere molto meglio di altri metodi.

Per testare la loro previsione, il team guidato da Kataoka ha osservato la giovane stella HD 142527 con ALMA (nota 1) e ha scoperto, per la prima volta, l'unico modello di polarizzazione nel disco di polvere attorno alla stella. Come previsto, la polarizzazione ha una direzione radiale nella maggior parte del disco, ma sul bordo del disco, la direzione è capovolta perpendicolarmente alla direzione radiale.

Confrontando l'intensità osservata delle emissioni polarizzate con la previsione teorica, hanno determinato che la dimensione delle particelle di polvere è al massimo di 150 micrometri. Questa è la prima stima della dimensione della polvere basata sulla polarizzazione. Sorprendentemente, questa dimensione stimata è più di 10 volte più piccola di quanto si pensasse in precedenza.

"Negli studi precedenti, gli astronomi hanno stimato le dimensioni in base alle emissioni radio assumendo ipotetiche particelle di polvere sferiche, " spiega Kataoka. "Nel nostro studio, abbiamo osservato le onde radio disperse attraverso la polarizzazione, che trasporta informazioni indipendenti dall'emissione di polvere termica. Una differenza così grande nella dimensione stimata delle particelle di polvere implica che l'ipotesi precedente potrebbe essere sbagliata".

L'idea del team per risolvere questa incoerenza è considerare soffice, particelle di polvere di forma complessa, non semplice polvere sferica (nota 2.). Nella visione macroscopica, tali particelle sono davvero grandi, ma nella vista microscopica, ogni piccola parte di una grande particella di polvere disperde le onde radio e produce caratteristiche di polarizzazione uniche. Secondo il presente studio, gli astronomi ottengono queste caratteristiche "microscopiche" attraverso osservazioni di polarizzazione. Questa idea potrebbe spingere gli astronomi a riconsiderare la precedente interpretazione dei dati osservativi.

"La frazione di polarizzazione delle onde radio dal disco di polvere intorno a HD 142527 è solo una piccola percentuale. Grazie all'elevata sensibilità di ALMA, abbiamo rilevato un segnale così piccolo da ricavare informazioni sulla dimensione e la forma delle particelle di polvere, " ha detto Kataoka. "Questo è il primissimo passo nella ricerca sull'evoluzione della polvere con la polarimetria, e credo che i progressi futuri saranno pieni di eccitazione".