Published March 1, 2024
| Version v1
Publication
Open
Turbulent Vortex with Moderate Dust Settling Probed by Scattering-induced Polarization in the IRS 48 System
Creators
- 1. Instituto Argentino de Radioastronomía
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. University of Virginia
- 4. Worcester State University
- 5. University of Illinois Urbana-Champaign
- 6. National Radio Astronomy Observatory
- 7. Monash University
Description
Abstract We investigate the crescent-shaped dust trap in the transition disk Oph IRS 48 using well-resolved (sub)millimeter polarimetric observations at ALMA Band 7 (870 μ m). The dust polarization map reveals patterns consistent with dust-scattering-induced polarization. There is a relative displacement between the polarized flux and the total flux, which holds the key to understanding the dust scale heights in this system. We model the polarization observations, focusing on the effects of dust scale heights. We find that the interplay between the inclination-induced polarization and the polarization arising from radiation anisotropy in the crescent determines the observed polarization; the anisotropy is controlled by the dust optical depth along the midplane, which is, in turn, determined by the dust scale height in the vertical direction. We find that the dust grains can be neither completely settled nor well mixed with the gas. The completely settled case produces little radial displacement between the total and polarized flux, while the well-mixed case produces an azimuthal pattern in the outer (radial) edge of the crescent that is not observed. Our best model has a gas-to-dust scale height ratio of 2 and can reproduce both the radial displacement and the azimuthal displacement between the total and polarized flux. We infer an effective turbulence α parameter of approximately 0.0001–0.005. The scattering-induced polarization provides insight into a turbulent vortex with a moderate level of dust settling in the IRS 48 system, which is hard to achieve otherwise.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
نتحقق من مصيدة الغبار على شكل هلال في القرص الانتقالي Oph IRS 48 باستخدام ملاحظات قطبيةملليمترية جيدة الحل (دون) في نطاق ALMA 7 (870 ميكرومتر). تكشف خريطة استقطاب الغبار عن أنماط متسقة مع الاستقطاب الناجم عن تشتت الغبار. هناك إزاحة نسبية بين التدفق المستقطب والتدفق الكلي، والذي يحمل المفتاح لفهم ارتفاعات مقياس الغبار في هذا النظام. نقوم بنمذجة ملاحظات الاستقطاب، مع التركيز على تأثيرات ارتفاعات مقياس الغبار. نجد أن التفاعل بين الاستقطاب الناجم عن الميل والاستقطاب الناشئ عن تباين الخواص الإشعاعية في الهلال يحدد الاستقطاب المرصود ؛ يتم التحكم في تباين الخواص بواسطة العمق البصري للغبار على طول المستوى المتوسط، والذي بدوره يحدده ارتفاع مقياس الغبار في الاتجاه الرأسي. نجد أن حبيبات الغبار لا يمكن أن تستقر تمامًا ولا تختلط جيدًا بالغاز. تنتج الحالة المستقرة تمامًا إزاحة شعاعية صغيرة بين التدفق الكلي والمستقطب، بينما تنتج الحالة المختلطة جيدًا نمطًا سمتيًا في الحافة الخارجية (الشعاعية) للهلال لم تتم ملاحظته. يحتوي أفضل نموذج لدينا على نسبة ارتفاع مقياس الغاز إلى الغبار تبلغ 2 ويمكنه إعادة إنتاج كل من الإزاحة الشعاعية والإزاحة السمتية بين التدفق الكلي والمستقطب. نستنتج معامل اضطراب فعال α يبلغ حوالي 0.0001–0.005. يوفر الاستقطاب الناجم عن التشتت نظرة ثاقبة لدوامة مضطربة ذات مستوى معتدل من الغبار المترسب في نظام IRS 48، وهو أمر يصعب تحقيقه بخلاف ذلك.Translated Description (French)
Résumé Nous étudions le piège à poussière en forme de croissant dans le disque de transition Oph IRS 48 en utilisant des observations polarimétriques (sub)millimétriques bien résolues à la bande ALMA 7 (870 μ m). La carte de polarisation de la poussière révèle des modèles compatibles avec la polarisation induite par la dispersion de la poussière. Il y a un déplacement relatif entre le flux polarisé et le flux total, ce qui est la clé pour comprendre les hauteurs d'échelle de poussière dans ce système. Nous modélisons les observations de polarisation, en nous concentrant sur les effets des hauteurs d'échelle de poussière. Nous constatons que l'interaction entre la polarisation induite par l'inclinaison et la polarisation résultant de l'anisotropie du rayonnement dans le croissant détermine la polarisation observée ; l'anisotropie est contrôlée par la profondeur optique de la poussière le long du plan médian, qui est, à son tour, déterminée par la hauteur de l'échelle de poussière dans la direction verticale. Nous constatons que les grains de poussière ne peuvent être ni complètement décantés ni bien mélangés au gaz. Le cas complètement réglé produit peu de déplacement radial entre le flux total et le flux polarisé, tandis que le cas bien mélangé produit un motif azimutal dans le bord extérieur (radial) du croissant qui n'est pas observé. Notre meilleur modèle a un rapport de hauteur d'échelle gaz-poussière de 2 et peut reproduire à la fois le déplacement radial et le déplacement azimutal entre le flux total et le flux polarisé. Nous inférons un paramètre α de turbulence efficace d'environ 0,0001-0,005. La polarisation induite par la diffusion donne un aperçu d'un vortex turbulent avec un niveau modéré de dépôt de poussière dans le système IRS 48, ce qui est difficile à obtenir autrement.Translated Description (Spanish)
Resumen Investigamos la trampa de polvo en forma de media luna en el disco de transición Oph IRS 48 utilizando observaciones polarimétricas (sub)milimétricas bien resueltas en la Banda 7 de ALMA (870 μ m). El mapa de polarización del polvo revela patrones consistentes con la polarización inducida por la dispersión del polvo. Hay un desplazamiento relativo entre el flujo polarizado y el flujo total, que es la clave para comprender las alturas de la escala de polvo en este sistema. Modelamos las observaciones de polarización, centrándonos en los efectos de las alturas de las escalas de polvo. Encontramos que la interacción entre la polarización inducida por la inclinación y la polarización que surge de la anisotropía de radiación en la media luna determina la polarización observada; la anisotropía está controlada por la profundidad óptica del polvo a lo largo del plano medio, que a su vez está determinada por la altura de la escala de polvo en la dirección vertical. Encontramos que los granos de polvo no pueden asentarse completamente ni mezclarse bien con el gas. El caso completamente asentado produce poco desplazamiento radial entre el flujo total y el polarizado, mientras que el caso bien mezclado produce un patrón azimutal en el borde exterior (radial) de la media luna que no se observa. Nuestro mejor modelo tiene una relación de altura de escala de gas a polvo de 2 y puede reproducir tanto el desplazamiento radial como el desplazamiento azimutal entre el flujo total y el polarizado. Inferimos un parámetro de turbulencia efectiva α de aproximadamente 0,0001-0,005. La polarización inducida por dispersión proporciona información sobre un vórtice turbulento con un nivel moderado de sedimentación de polvo en el sistema IRS 48, que es difícil de lograr de otra manera.Files
pdf.pdf
Files
(11.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d705ee49082b8b005fc1160b63afc99c
|
11.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دوامة مضطربة مع ترسيب معتدل للغبار يتم التحقيق فيه عن طريق الاستقطاب الناجم عن التشتت في نظام IRS 48
- Translated title (French)
- Vortex turbulent avec sédimentation modérée de la poussière par polarisation induite par la dispersion dans le système IRS 48
- Translated title (Spanish)
- Vórtice turbulento con sedimentación de polvo moderada probado por la polarización inducida por dispersión en el sistema IRS 48
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4392553552
- DOI
- 10.3847/1538-4357/ad2346
References
- https://openalex.org/W1618306664
- https://openalex.org/W1966610377
- https://openalex.org/W1989907325
- https://openalex.org/W2001261257
- https://openalex.org/W2006491802
- https://openalex.org/W2011301426
- https://openalex.org/W2062550440
- https://openalex.org/W2080426384
- https://openalex.org/W2117409238
- https://openalex.org/W2148953146
- https://openalex.org/W2174187778
- https://openalex.org/W2588610008
- https://openalex.org/W2616287303
- https://openalex.org/W2724282352
- https://openalex.org/W2767381580
- https://openalex.org/W2785950529
- https://openalex.org/W2891160590
- https://openalex.org/W2893947637
- https://openalex.org/W2904495956
- https://openalex.org/W2972003170
- https://openalex.org/W2972339994
- https://openalex.org/W2980062517
- https://openalex.org/W3002563646
- https://openalex.org/W3023587277
- https://openalex.org/W3045792864
- https://openalex.org/W3094084383
- https://openalex.org/W3098154307
- https://openalex.org/W3098198213
- https://openalex.org/W3099169548
- https://openalex.org/W3099562841
- https://openalex.org/W3099673940
- https://openalex.org/W3099714297
- https://openalex.org/W3100377396
- https://openalex.org/W3101406978
- https://openalex.org/W3101896522
- https://openalex.org/W3102523387
- https://openalex.org/W3102621531
- https://openalex.org/W3102814591
- https://openalex.org/W3103145119
- https://openalex.org/W3104729893
- https://openalex.org/W3105344850
- https://openalex.org/W3106253105
- https://openalex.org/W3106462694
- https://openalex.org/W3130363800
- https://openalex.org/W3206766911
- https://openalex.org/W4281694390
- https://openalex.org/W4323847893
- https://openalex.org/W4364378708
- https://openalex.org/W4367853847
- https://openalex.org/W4385638137
- https://openalex.org/W4386212179
- https://openalex.org/W4388694171