«Космический гамбургер» ALMA показывает, как рождаются гиганты

Большинство протопланетных дисков мы видим сверху, как пластинку на столе. «Гамбургер Гомеса», или GoHam, виден сбоку — поэтому он похож на две светящиеся булочки с тёмной «котлетой» посередине. Именно этот редкий ракурс позволил астрономам, работающим с радиоинтерферометром ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) в Чили, слой за слоем измерить строение диска. Результаты уже опубликованы в The Astrophysical Journal, сообщила 19 октября Национальная радиоастрономическая обсерватория США (NRAO).

Что такое «Гамбургер Гомеса»?

Это молодая звезда, окутанная большим диском газа и пыли, — место, где рождаются планеты. «Булочки» — это свет звезды, отражённый от пыли над диском и под ним, а «котлета» — плотная пылевая полоса посередине, которая этот свет закрывает. Представления об объекте менялись: когда Hubble сфотографировал его в 2002 году (снимок вверху), NASA описывало его как похожую на Солнце звезду в конце жизни. Сегодня NRAO и ALMA называют его протопланетным диском вокруг молодой звезды.

Почему важен вид с ребра

Сверху видны кольца и щели диска, но не его толщина. С ребра видно, на какой высоте над средней плоскостью диска лежит каждый ингредиент. ALMA работает в миллиметровом диапазоне, поэтому видит и холодную пыль, и отдельные молекулы.

Что нашла ALMA

• Газ слоями. Самая распространённая форма монооксида углерода (¹²CO) лежит выше всех, более редкий ¹³CO — чуть ниже, а моносульфид углерода (CS) — ближе всего к средней плоскости. Это совпадает с тем, как модели описывают слоистое строение дисков.
• Тонкая пылевая «котлета». Пылинки миллиметрового размера сосредоточены в тонком слое посередине, а газ поднимается далеко вверх и вниз.
• Размер XXL. Газ монооксида углерода простирается почти на 1000 астрономических единиц от звезды (больше 30 расстояний от Солнца до Нептуна) и поднимается на несколько сотен а. е. над средней плоскостью. Масса пыли во много раз больше, чем у типичных дисков вокруг похожих звёзд.

Не идеальный бургер

Пыль распределена несимметрично с севера на юг: одна сторона ярче и протяжённее. Команда предполагает вихрь или другое крупное возмущение, которое может удерживать твёрдые частицы и помогать им слипаться в планеты. Слабое размытое свечение монооксида углерода на больших расстояниях может указывать на фотоиспарительный ветер: свет звезды постепенно сдувает газ с диска.

Планета-гигант в процессе?

Самая интересная находка — односторонняя дуга монооксида серы (SO) сразу за яркой пылевой областью. Она вращается вместе с диском и совпадает с уже известным плотным сгустком GoHam b, который, по-видимому, сжимается под собственным весом. Это может быть одна из самых ранних стадий формирования массивной планеты на очень широкой орбите, которую астрономам удалось наблюдать.

«GoHam даёт нам редкий и чёткий взгляд на вертикальную и радиальную структуру очень большого диска, который мы видим почти с ребра», — говорит руководитель исследования Чарльз Лоу из Университета Миннесоты. Он называет систему «идеальной лабораторией» для изучения того, как планеты-гиганты формируются далеко от своих звёзд.

Почему это важно

Формирование планет обычно восстанавливают по плоским видам «анфас» и компьютерным моделям. GoHam — эталон, на котором эти модели можно проверить напрямую. А ещё это напоминание о том, сколько в нашей Галактике ещё предстоит нанести на карту: от взгляда Gaia на диск Млечного Пути до новой кометы, найденной Euclid. Такие диски слишком тусклые для любительских телескопов, но наш гайд для начинающих по выбору телескопа поможет начать с более ярких объектов.