偏振光是一种常见的现象，因为光的散射或反射会导致其两个分量中的一个优先被吸收。例如，地球上的大部分阳光由于在大气中的散射而优先偏振（这有助于使偏振太阳镜有效）。来自天体物理源的电磁辐射也可能是极化的，这通常是因为由局部磁场相互对准的细长尘埃颗粒的散射。这些场被认为在控制星际气云的形状和运动方面起着重要，甚至是主导的作用，而且极难直接测量。

观测尘埃颗粒的偏振为探测磁场提供了一种独特方法。年轻星体周围圆盘中排列的颗粒产生的偏振辐射，对于研究行星如何在这些圆盘中发展和演化的天文学家特别感兴趣。极化发射不仅可以揭示存在的磁场细节，而且（取决于颗粒形状和性质）还可以揭示盘环境的其他结构特征，例如各向异性恒星辐射的存在。阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列望远镜（ALMA）现在成功地探测到了一些年轻星际圆盘的偏振发射。

哈佛史密森天体物理学中心天文学家伊恩·斯蒂芬斯(Ian Stephens)是一个使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列望远镜（ALMA）观测多波长这种发射强度的团队成员，其研究发表在《皇家天文学会月刊》上，研究的结论是，磁场过程不太可能是唯一起作用的机制，而且他们证明，与简单的磁场模型相比，穿过圆盘的温度梯度，可以改变排列的尘埃颗粒的极化发射，以更紧密地复制观测数据。

科学家们对圆盘中的偏振尘埃排放进行了分析，发现当从侧面观察圆盘时，温度梯度对偏振的影响最大，研究用详细的模型验证了这个结论。由于温度梯度会受到盘吸积的影响，这些偏振结果也为探测盘吸积提供了一种新的方法。例如，吸积加热可以改变偏振相对于盘的角度。年轻恒星周围原行星盘（圆盘）中排列颗粒的极化连续发射可以用来探测磁场、辐射各向异性或尘埃和气体之间的漂移。

但这取决于非球形颗粒是磁排列、辐射排列还是机械排列。研究表明，它也可以用来探测另一个关键的圆盘属性（温度梯度）沿着光学厚度的视线，与颗粒取向机制无关。研究人员首先用一个简单的一维板模型解析地说明了这项技术，给出了一个近似公式，该公式将偏振分数与相对于τ=1表面光学厚度τ的温度梯度联系起来。然后用有吸积加热和无吸积加热的恒星辐照圆盘模型对公式进行了验证。

使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列望远镜（ALMA）尘埃极化数据的许多0类和I类圆盘说明了该技术的前景和挑战，包括星系NGC 1333 IRAS4A1、IRAS 16293B、BHB 07-11、L1527、HH 212和HH 111。特别地，研究发现穿过高倾角圆盘近侧的视线与穿过远侧视线的温度梯度方向不同，这可能导致近侧的偏振方向与远侧的偏振方向正交，而HH111圆盘可能就是这种情况。研究通过尘埃偏振探测圆盘温度梯度的技术可以补充其他方法，特别是那些使用分子线的方法。

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博科园｜研究/来自：哈佛史密森天体物理学中心

参考期刊《皇家天文学会月刊》

DOI: 10.1093/mnras/staa542

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