Довкола молодої зорі астрономи розгледіли ознаки того, що в її протопланетному диску може формуватися газовий гігант. Диск повернутий до нас майже ребром, тож шари газу й пилу в ньому лежать один над одним, як у гамбургері. Підказкою стала вузька дуга монооксиду сірки, яка світиться лише з одного боку. Імовірно, таку хімічну мітку залишає місцеве нагрівання біля щільного згустку речовини.
Гігантський диск
Систему називають «Гамбургер Гомеса», скорочено GoHam. Газ у її диску простягається приблизно на 900 астрономічних одиниць від зорі, тобто в 30 разів далі за орбіту Нептуна, розташовану за 30 а. о. від Сонця. Угору й униз від середньої площини він сягає висоти до 350 а. о.
Пилу в диску щонайменше 180 мас Землі, вп’ятеро більше, ніж у середньому мають диски довкола подібних зір. Сама зоря важча за Сонце в 2,2 раза. Відстань до неї уточнили за тривимірними картами міжзоряного пилу, і вона становить близько 450 світлових років. Раніше вважали, що зоря розташована майже вдвічі далі від нас, приблизно за 815 світлових років.
Шари газу і пилу
Більшість протопланетних дисків повернуті до нас під помірним кутом, і їхні шари на знімках накладаються. Кут нахилу диска GoHam становить близько 85 градусів, тож його вертикальну будову спостерігають майже точно збоку. За словами керівника дослідження Чарльза Ло з Університету Міннесоти, це робить систему еталоном для перевірки моделей формування планет.
Спостереження провели на Атакамській великій міліметровій/субміліметровій решітці (ALMA), повідомляє Phys.org. Випромінювання звичайного чадного газу йде з найвищих шарів, його різновиду з важчим ізотопом вуглецю — з нижчих, а моносульфід вуглецю світиться найближче до середньої площини. Такий порядок очікуваний. Звичайного чадного газу так багато, що до нас доходить випромінювання лише з верхніх розріджених шарів, а моносульфід вуглецю випромінює тільки в щільнішому газі ближче до середини диска.
Пил із зерен міліметрового розміру зібрався тонким шаром у площині диска. Великі зерна поступово осідають до середньої площини, а газ простягається далеко вгору й униз від неї.
Слід сірки
Монооксид сірки поводиться інакше. Він утворює дугу лише на ближчому до нас боці, біля краю пилового шару, хоча обертається разом із рештою газу. Найяскравіша ділянка дуги лежить поруч із GoHam b, щільним згустком газу приблизно за 280 а. о. від зорі. Цей згусток помітили ще 2009 року, його маса становить, імовірно, щонайменше кілька мас Юпітера.
Але чому сірка світиться лише в одному місці? У холодних ділянках диска її сполуки вмерзають у кригу на пилових зернах. Довкола щільного згустку газ стискається і нагрівається, лід випаровується, а сірка в газі утворює монооксид. Відійшовши разом з обертанням диска від джерела тепла, молекули за час від сотні до тисячі років знову осідають на пил.
Сам згусток міг виникнути, коли частина масивного диска стиснулась під власною гравітацією. Якщо це так, у GoHam видно одну з найраніших стадій формування планети-гіганта на далекій орбіті. Статтю прийняли до рецензованого журналу The Astrophysical Journal, препринт доступний на arXiv.
Утім, автори не виключають інших пояснень. Сірку могло звільнити ультрафіолетове випромінювання, яке легше проникає до краю пилового шару, або речовина, що падає на диск ззовні. Чи справді GoHam b є зародком планети, нові дані поки не показують.
Відкриті питання
Пиловий шар теж несиметричний. Його південна частина тягнеться далі за північну, і це може бути наслідком того самого згустку або витягнутої форми всього диска. А нова відстань ускладнює картину, адже менший і легший диск гірше підходить для розпаду під власною гравітацією, хоча на далеких околицях такий сценарій залишається можливим.
На півночі розріджений газ рухається не так, як решта диска, і нагадує вітер, що відносить речовину в простір. Такий вітер можуть розганяти випромінювання сусідніх масивних зір або магнітне поле самого диска. Розрізнити ці варіанти автори пропонують за допомогою спектрографа ближнього інфрачервоного діапазону (NIRSpec) і приладу середнього інфрачервоного діапазону (MIRI) телескопа James Webb.
