螺旋狀原恆星盤的塵粒增長

原始恆星變成恆星時，行星為環繞原始恆星的氣體和塵埃盤微小顆粒逐漸形成。微小塵埃顆粒類似極細煤煙或沙粒，也是地球形成的最初始階段。這些顆粒隨機碰撞和凝聚逐步成長，最終可能演變成像太陽系等天體。儘管過程理論上看似簡單，但其實是人類未完全理解的複雜過程，且有許多未解謎團。

早期塵粒增長理論需要觀測證實。中央研究院天文及天文物理研究所特聘研究員李景輝領導團隊，觀測年齡約50萬年的編號HH 111原恆星盤，證實塵粒已增長到約150微米大小，支持恆星形成早期顆粒成長理論。HH 111位於獵戶座方向，距地球約1,300光年，半徑約160天文單位，等於海王星軌道半徑五倍。

觀測塵埃顆粒方法之一是分析它們發射或散射電磁波時的偏振方向。塵埃顆粒通常不是完美球形，多呈橄欖形。電磁波穿過塵埃顆粒時，顆粒大小和排列會影響電磁波偏振。不同波長觀測塵埃引起的偏振現象，稱為塵埃偏極化，可推測塵埃顆粒大小、形狀及排列。

過去，天文學家在多個原恆星盤偵測到塵埃偏極化，這可能是塵埃顆粒在磁場內排列、顆粒自身散射、受強輻射影響引起。如果偏極化是由磁場引導的塵埃排列產生，可推測恆星盤的磁場形態，對研究噴流和恆星盤的吸積過程至關重要。如果偏極化是由顆粒散射產生，可幫助推測盤中塵埃顆粒大小，支持行星形成過程顆粒增長研究。然實際情況是多種機制同時存在，使分析更複雜。

最近發現HH 111原恆星盤有一對旋臂。團隊利用阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA），觀測塵埃偏極化與恆星盤旋臂位置的關係，發現塵埃偏極化強度在螺旋臂較低，旋臂間隔處較高。

由於塵埃顆粒散射造成的偏極化會受到來自各方向的輻射不對稱性影響，而由磁場引起的塵埃極化則不受此影響，因此研究團隊將塵埃偏極化的成因歸因於塵埃顆粒散射。經過與散射模型的比較，推估偏極化可能來自於盤中顆粒大小約為150微米的塵埃的散射，這與恆星形成早期的塵埃顆粒增長理論相符。

此次研究開闢用塵埃偏極化研究有亞結構（如螺旋臂和環）的恆星盤塵埃顆粒成長的新窗口。

論文由李景輝主筆，題目為〈Polarization Substructure in the Spiral-dominated HH 111 Disk: Evidence for Grain Growth〉，發表於8月8日出刊《天文物理期刊快訊》ApJ Letters。