Это кадр из моделирования формирующегося планетарного диска, сделанного Уорикским университетом и научным сотрудником Стивена Хокинга Ребеккой Нилон. Изображения показывают вращающийся внутренний диск в верхней половине и тень, которую он отбрасывает на внешний диск в нижней половине. Предоставлено: Ребекка Нилон / Уорикский университет.

Звезды рождаются, когда большое облако газа и пыли схлопывается само по себе. Оставшийся материал, который не попал в звезду, в конечном итоге вращается вокруг нее, мало чем отличаясь от того, как вода закручивается вокруг водостока, прежде чем упасть в него. Эта вращающаяся масса газа и пыли называется протопланетным диском, и именно там находятся планеты, подобные Земле.

Часто считается, что протопланетные диски имеют форму обеденных тарелок — тонких, круглых и плоских. Однако недавние изображения телескопа Большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакамы (ALMA) показывают, что это не всегда так. На некоторых дисках, видимых ALMA, есть тени, где часть диска, ближайшая к звезде, блокирует часть звездного света и отбрасывает тень на внешнюю часть диска. Из этого теневого рисунка можно сделать вывод, что внутренняя часть диска ориентирована совершенно иначе, чем внешняя часть, что называется сломанным диском.

Фильм, созданный на основе 3D-моделирования диска в формирующейся планетной системе. Внутренний диск отбрасывает тени на внешний диск, которые качаются взад и вперед. Предоставлено: Ребекка Нилон / Уорикский университет.

В этом исследовании команда использовала высокопроизводительные компьютеры для трехмерного моделирования сломанного диска. Затем команда провела фиктивное наблюдение, смоделировав, как будет выглядеть такой диск, если его наблюдать в телескоп, и как он будет меняться со временем.

Когда внутренний диск двигался под действием гравитационного притяжения центральной звезды, отбрасываемая им тень перемещалась по внешнему диску. Но вместо того, чтобы теневой узор двигался по диску, как часовая стрелка, как ожидалось, он раскачивался назад и вперед как качели. Таким образом, хотя внутренний диск продолжал вращаться в одном и том же направлении, его тень выглядела так, как будто она качалась вперед и назад. Команда предполагает, что это вызвано эффектом геометрической проекции, который, вероятно, возникает во всех сломанных дисках.

Нилон говорит, что «JWST обещает дать нам беспрецедентно подробные сведения о зарождающихся планетных системах, и с нашими новыми моделями мы сможем узнать гораздо больше о рождении планет».