Новый метод показал обилие мелкой пыли в кольцах диска LkCa 15

Исследователи представили способ измерения физических характеристик пылевых колец в протопланетных дисках, используя особенности их проекции. Метод основан на том, что в умеренно наклоненных кольцах области арок (ansa) выглядят ярче и шире из-за удлинения луча зрения через материал кольца и проекционного сокращения малой оси. Это позволяет независимо определить внутреннюю ширину кольца, его вертикальную толщину и оптическую глубину.

Метод был опробован на архивных изображениях диска LkCa 15, полученных телескопом ALMA в диапазонах Band 7, 6 и 3. Анализ показал, что оптическая глубина главного кольца падает с 1,6 на длине волны 0,89 мм до 0,4 на 3 мм. Одновременно ширина и высота кольца уменьшаются примерно с двух до одной газовой шкалы высот.

Такое изменение морфологии с длиной волны нельзя объяснить однородной пылью. Используя простую модель с двумя размерами частиц, авторы выяснили, что кольцо содержит много мелких зерен размером около 200 микрон, которые к тому же пространственно сконцентрированы сильнее крупных.

Ученые отмечают, что обнаруженный избыток мелких зерен не предсказывается стандартными моделями коагуляции пыли. Однако он естественным образом объясняет наблюдаемую «пушистость» кольца в LkCa 15 и, возможно, подобных структур в других дисках.

Работа опубликована в архиве препринтов arXiv и может стать основой для новых наблюдательных программ, направленных на изучение ранних стадий формирования планет.