Астрономы впервые обнаружили оксиды серы в выбросах горячего сверхгиганта

Международная группа астрофизиков с помощью телескопа ALMA зафиксировала молекулы оксида серы (SO) и диоксида серы (SO₂) в околозвёздной среде B[e]-сверхгиганта HD 87643. Это первое подтверждение наличия серосодержащих соединений у массивных звёзд ранних типов на завершающих этапах эволюции.

B[e]-сверхгиганты представляют собой редкий класс ярких эволюционировавших массивных звёзд, окружённых пылевыми дисками. Считалось, что их интенсивное ультрафиолетовое излучение стерилизует ближайшее пространство, поэтому до сих пор в таких объектах обнаруживали лишь угарный газ. Новые наблюдения опровергли это представление: химический состав выбросов оказался значительно богаче.

Используя массив ALMA, учёные провели первое миллиметровое картирование звезды HD 87643, расположенной на расстоянии 1,6 килопарсека от Земли. Помимо CO и его изотопологов, в спектре были идентифицированы линии OCS, H₂CO, HNCO, а также SO и SO₂. Все эти молекулы сконцентрированы в центральной области системы и имеют одинаковую лучевую скорость, что указывает на их общее происхождение.

Особый интерес вызвала аномально высокая распространённость диоксида серы. Его относительное содержание достигает 1,1×10⁻⁵ относительно молекулярного водорода, что практически соответствует космической распространённости серы. Это означает, что почти вся доступная сера в газовой фазе заключена в SO₂, тогда как в других астрофизических средах преобладает монооксид серы.

Химическое моделирование показало, что наблюдаемый состав формируется за время около 10⁴ лет в плотной (∼10⁷ см⁻³) и относительно холодной (∼50 К) среде. Такой короткий срок указывает на неравновесную химию, вероятно, связанную с недавним выбросом вещества или неконсервативным переносом массы в двойной системе.

Ещё одной загадкой стало изотопное отношение ³²SO/³³SO, которое составило всего ∼15, тогда как в Солнечной системе это значение равно ∼127. Столь сильное обогащение изотопом ³³S невозможно объяснить обычными ядерными процессами. Авторы предполагают, что здесь действует масс-независимое фракционирование, вызванное интенсивным фотохимическим воздействием.

Интересно, что аналогичный механизм ранее предлагался для объяснения аномалий изотопа серы в атмосфере древней Земли архейского периода. Таким образом, B[e]-сверхгиганты могут служить уникальными лабораториями для изучения серной химии в экстремальных условиях, проливая свет на процессы, сформировавшие изотопный состав ранней геологической летописи.

Открытие ставит новые вопросы о происхождении и эволюции сложных молекул в окрестностях горячих звёзд. Для окончательных выводов требуются более детальные наблюдения с высоким угловым разрешением, которые позволят локализовать области излучения и уточнить физические параметры среды.