«Космічний гамбургер» ALMA показує, як народжуються гіганти

Більшість протопланетних дисків ми бачимо згори, як платівку на столі. «Гамбургер Гомеса», або GoHam, видно збоку — тож він схожий на дві сяйні булочки з темною «котлетою» посередині. Саме цей рідкісний ракурс дав астрономам, які працюють з радіоінтерферометром ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) у Чилі, змогу шар за шаром виміряти будову диска. Результати вже опубліковані в The Astrophysical Journal, повідомила 19 жовтня Національна радіоастрономічна обсерваторія США (NRAO).

Що таке «Гамбургер Гомеса»?

Це молода зоря, оповита великим диском газу й пилу, — місце, де народжуються планети. «Булочки» — це світло зорі, відбите від пилу над диском і під ним, а «котлета» — щільна пилова смуга посередині, яка це світло затуляє. Уявлення про об'єкт змінювалися: коли Hubble сфотографував його 2002 року (знімок угорі), NASA описувало його як схожу на Сонце зорю наприкінці життя. Сьогодні NRAO та ALMA називають його протопланетним диском навколо молодої зорі.

Чому важливий вигляд з ребра

Згори видно кільця й щілини диска, але не його товщину. З ребра видно, на якій висоті над середньою площиною диска лежить кожен інгредієнт. ALMA працює в міліметровому діапазоні, тож бачить і холодний пил, і окремі молекули.

Що знайшла ALMA

• Газ шарами. Найпоширеніша форма монооксиду вуглецю (¹²CO) лежить найвище, рідкісніший ¹³CO — трохи нижче, а моносульфід вуглецю (CS) — найближче до середньої площини. Це збігається з тим, як моделі описують шарувату будову дисків.
• Тонка пилова «котлета». Пилинки міліметрового розміру зосереджені в тонкому шарі посередині, а газ здіймається далеко вгору й униз.
• Розмір XXL. Газ монооксиду вуглецю сягає майже 1000 астрономічних одиниць від зорі (понад 30 відстаней від Сонця до Нептуна) і підіймається на кілька сотень а. о. над середньою площиною. Маса пилу в рази більша, ніж у типових дисків навколо подібних зір.

Не ідеальний бургер

Пил розподілений несиметрично з півночі на південь: один бік яскравіший і протяжніший. Команда припускає вихор чи інше масштабне збурення, яке може затримувати тверді частинки й допомагати їм злипатися в планети. Слабке розмите світіння монооксиду вуглецю на великих відстанях може вказувати на фотовипаровувальний вітер: світло зорі поступово здуває газ із диска.

Планета-гігант у процесі?

Найцікавіша знахідка — однобічна дуга монооксиду сірки (SO) одразу за яскравою пиловою ділянкою. Вона обертається разом із диском і збігається з уже відомим щільним згустком GoHam b, який, імовірно, стискається під власною вагою. Це може бути одна з найраніших стадій формування масивної планети на дуже широкій орбіті, яку астрономам вдалося спостерегти.

«GoHam дає нам рідкісний і чіткий погляд на вертикальну та радіальну будову дуже великого диска, який ми бачимо майже з ребра», — каже керівник дослідження Чарльз Лоу з Університету Міннесоти. Він називає систему «ідеальною лабораторією» для вивчення того, як планети-гіганти формуються далеко від своїх зір.

Чому це важливо

Формування планет зазвичай відтворюють за пласкими видами «в анфас» і комп'ютерними моделями. GoHam — еталон, на якому ці моделі можна перевірити напряму. А ще це нагадування, скільки в нашій Галактиці ще треба нанести на карту: від погляду Gaia на диск Чумацького Шляху до нової комети, яку знайшов Euclid. Такі диски надто тьмяні для аматорських телескопів, але наш гайд для початківців з вибору телескопа допоможе почати з яскравіших об'єктів.