Ацетилен в дисках можно объяснить без изменения отношения углерода к кислороду

Авторы взяли термохимическую модель внутренней части диска — по сути, компьютерный «макет» газа и пыли, который сам рассчитывает температуру, химию и то, как это всё должно светиться в среднем инфракрасном диапазоне. Потом они улучшили саму модель: подстроили углеродную химию под тёплые условия, уточнили, как газ защищён от жёсткого ультрафиолета, и учли, что линии разных молекул могут накладываться друг на друга при расчёте спектра. Это важно, потому что именно в таких зонах рождаются будущие планеты, а спектры, которые сейчас видит JWST, оказались куда разнообразнее, чем ожидали.

Главный сюрприз в том, что ацетилен можно получить в заметном количестве даже без повышенного отношения углерода к кислороду — при обычном, «солнечном» составе. То есть сильный сигнал C2H2 сам по себе ещё не говорит, что в диске избыток углерода. Его количество определяется балансом между образованием молекулы после разрушения CO под действием рентгеновского излучения и её разрушением атомарным кислородом. Атомарный кислород, в свою очередь, появляется, когда рентгеновские лучи разбивают воду и CO. На ацетилен также помогают работать высокая температура во внутреннем диске и хорошая защита воды от ультрафиолета: тогда углеродные цепочки не так быстро разрушаются.

Ещё один важный вывод: отношение сигналов ацетилена и воды зависит не только от C/O, но и от общего запаса кислорода и от свойств пыли. Если кислорода больше, ацетилена становится меньше из-за избытка атомарного кислорода. А если мелких пылинок больше относительно крупных, ацетиленовый сигнал, наоборот, выглядит сильнее по сравнению с водяным. При этом предполагавшееся влияние «выедания» пыли на это отношение авторы не подтвердили. В итоге они показывают, что по одной паре линий C2H2/H2O состав газа в планетообразующей зоне надёжно не прочитать без информации о пыли и химии диска.