非球形尘埃颗粒的自散射

自 ALMA 高分辨率成像可用以来，对（亚）毫米偏振的理解取得了飞跃。除其他效应外，自散射（即热尘埃辐射在其他颗粒上的散射）被认为是毫米偏振的起源。这为在光学厚连续辐射区域（如原行星盘与恒星形成区中所见）直接测量尘埃颗粒尺寸打开了第一扇窗。然而，新推导出的颗粒尺寸通常约为 ${\sim}100\,\mu$m，比更间接测量所得以及理论预期（${\sim}1\,$mm）小一个数量级。我们认为这一矛盾的根源在于当今自散射模拟所采用的尘埃模型：完美的致密球体。本研究的目的是通过考察非球形颗粒形状对自散射信号的影响来验证我们的假设。我们应用离散偶极近似模拟，在三种情形下研究颗粒形状对自散射偏振的影响：固定与变化入射偏振角下的非偏振与偏振入射波。我们发现，将非球形与球形颗粒比较时，所得自散射偏振存在显著偏差，尤其在瑞利区之外，即尺寸 >100$\,\mu$m 的颗粒在 $870\,\mu$m 波长处观测时。扁球形颗粒的自散射产生比球体更高的偏振度，这对观测到的毫米偏振起源的解释提出了挑战。要解释原行星盘中观测到的毫米偏振，需要（近乎）完美的非球形颗粒排列。我们的发现指向有必要对由（亚）毫米偏振推导出的尘埃颗粒尺寸进行重新评估。