Impressão de artista de um anel de poeiras em redor da jovem estrela HD 142527. A poeira em torno da estrela tem uma distribuição assimétrica
Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), investigadores conseguiram fazer, pela primeira vez e com recurso à polarização de ondas de rádio, uma medição do tamanho preciso de partículas pequenas de poeira em redor de uma jovem estrela.
A alta sensibilidade do ALMA para a deteção de ondas de rádio polarizadas possibilitou este importante passo no rastreamento da formação de planetas em torno de estrelas jovens.
Os astrónomos pensam que os planetas são formados a partir de gás e partículas de poeira, embora os detalhes do processo ainda não sejam bem conhecidos.
Um dos principais enigmas é como é que as partículas de poeira, tão pequenas quanto 1 micrómetro, se agregam para formar um planeta rochoso com um diâmetro de 10 mil quilómetros. A dificuldade em medir o tamanho das partículas de poeira tem impedido os astrónomos de rastrear o processo de crescimento da poeira.
Akimasa Kataoka, investigador da Universidade de Heidelberg e do Observatório Astronómico Nacional do Japão, e os seus colaboradores previram teoricamente que, em redor de uma estrela jovem, as ondas de rádio espalhadas pelas partículas de poeira devem ter características únicas de polarização. Ele também notou que a intensidade das emissões polarizadas permite-nos estimar o tamanho das partículas de poeira muito mais eficazmente do que outros métodos.
Para testar a sua previsão, a equipa liderada por Kataoka observou a jovem estrela HD 142527 com o ALMA e descobriu, pela primeira vez, o padrão único de polarização no disco de poeira em redor da estrela. Como previsto, a polarização tem uma direção radial na maior parte do disco, mas na sua extremidade, a direção torna-se perpendicular à direção radial.
Comparando a intensidade observada das emissões polarizadas com a previsão teórica, determinaram que o tamanho das partículas de poeira é no máximo de 150 micrómetros. Esta é a primeira estimativa do tamanho da poeira com base na polarização. Surpreendentemente, este tamanho estimado é mais de 10 vezes inferior ao que se pensava anteriormente.
“Nos estudos anteriores, os astrónomos estimaram o tamanho baseado em emissões de rádio assumindo partículas esféricas de poeira,” explica Kataoka. “No nosso estudo, observámos as ondas de rádio dispersas através de polarização, que transportam informações independentes da emissão térmica de poeira. Esta grande diferença no tamanho estimado das partículas de poeira implica que a suposição anterior pode estar errada.”
A ideia da equipa para resolver esta inconsistência é considerar partículas macias e de forma complexa, não poeira esférica simples. De uma perspetiva macroscópica, estas partículas são de facto grandes, mas de uma perspetiva microscópica cada pequena parte de uma grande partícula de poeira dispersa ondas de rádio e produz características de polarização únicas. Para o estudo presente, os astrónomos obtiveram estas características “microscópicas” através de observações da polarização. Esta ideia pode levar os astrónomos a reconsiderar a interpretação anterior dos dados observacionais.
“A fração de polarização das ondas de rádio do disco de poeira em redor de HD 142527 é de apenas alguns por cento. Graças à elevada sensibilidade do ALMA, detetámos um sinal minúsculo com que derivar informações sobre o tamanho e forma das partículas de poeira,” comenta Kataoka. “Este é o primeiro passo na investigação da evolução da poeira com polarimetria e acredito que o progresso futuro será cheio de emoção.”
