Koristeći svemirski teleskop James Webb (NASA/ESA/CSA), međunarodni tim astronoma došao je do nevjerojatnog otkrića da prašina i voda mogu nastati i opstati iznenađujuće blizu supermasivne crne rupe u središtu naše galaksije Mliječna staza. Promatranja su pokazala da evoluirana zvijezda IRS 3 nastavlja obogaćivati svoju okolinu novonastalim materijalom unatoč intenzivnom zračenju oko Sagittarius A*.
IRS 3: Zvijezda koja prkosi ekstremima galaktičkog centra
Nova promatranja pružaju najdetaljniji pogled u srednjem infracrvenom spektru na visoko evoluiranu zvijezdu IRS 3, koja se nalazi samo 0,55 svjetlosnih godina od Sagittarius A*, supermasivne crne rupe Mliječne staze. IRS 3 je dosegla fazu pri kraju svog života nazvanu asimptotska grana divova, gdje su zvijezde ogromne, hladne i sjajne, te izbacuju plin u svemir svojim snažnim zvjezdanim vjetrovima.
Ovaj izbačeni zvjezdani materijal jedan je od najvažnijih izvora kozmičke prašine, no do sada nije bilo jasno može li se proizvoditi tako blizu supermasivne crne rupe.
Otkriće prašine i vode blizu supermasivne crne rupe
Analizirajući infracrveno svjetlo zvijezde pomoću Webbovog instrumenta MIRI (Mid-Infrared Instrument), istraživački tim identificirao je jasne znakove prašine bogate kisikom i, po prvi put, detektirao vodu u zvjezdanom omotaču. Rezultati pokazuju da čak i pod teškim uvjetima blizu supermasivne crne rupe, evoluirane zvijezde poput IRS 3 i dalje mogu proizvoditi prašinu i druge materijale važne za stvaranje budućih generacija zvijezda i planeta.
„Galaktički centri su među najekstremnijim okruženjima, stoga je razumijevanje mogu li zvijezde tamo nastaviti obogaćivati svoju okolinu važno pitanje,” rekao je glavni autor Florian Peißker sa Sveučilišta u Kölnu. „S Webbom, možemo izravno promatrati kako se zvijezde ponašaju u tim uvjetima i vidjeti da proizvodnja prašine ostaje iznimno otporna.”
Kemijski identitet zvijezde i struktura omotača
IRS 3 je jedan od najsjajnijih izvora srednjeg infracrvenog zračenja u galaktičkom centru i dugo se isticala zbog svog ogromnog prašinastog omotača. Prethodne studije sugerirale su da bi zvijezda mogla biti bogata ugljikom, ali nova promatranja daju drugačiju sliku. Webbovi podaci otkrili su dva snažna infracrvena potpisa povezana sa silikatnom prašinom, koja se sastoji od silicija i kisika, identificirajući IRS 3 kao evoluiranu zvijezdu bogatu kisikom.
„Ovo otkriće bilo je moguće zahvaljujući Webbovim vrlo sposobnim infracrvenim instrumentima”, rekla je Macarena Garcia Marin iz ESA-e. „Ovo je prvi put da je za ovu zvijezdu prikupljen kontinuirani srednji infracrveni spektar, što nam je omogućilo da detektiramo značajke silikatne prašine i otkrijemo pravi kemijski identitet zvijezde.”
Kombinirajući Webbova promatranja spektra zvijezde sa simulacijama, tim je rekonstruirao strukturu zvjezdanog omotača. Rezultati ukazuju na slojevitu, ljuskastu distribuciju prašine koja se proteže otprilike 10 000 astronomskih jedinica od zvijezde, s temperaturama koje padaju od približno 1200 Kelvina blizu zvijezde do oko 100 Kelvina u vanjskim regijama. Promatranja su također otkrila dokaze o vodi unutar omotača IRS 3: prvu jasnu detekciju te vrste za ovaj objekt.
„Detekcija vode posebno je uzbudljiva jer pokazuje da molekularni materijal može preživjeti u okruženju dominiranom intenzivnim zračenjem”, rekla je Garcia Marin. „To nam govori da čak i blizu supermasivne crne rupe, zvijezde mogu nastaviti doprinositi materijalom svojoj okolini.”
Uloga evoluiranih zvijezda u galaktičkim centrima
Na temelju promatranja i zvjezdanog modeliranja, istraživači procjenjuju da IRS 3 ima masu otprilike šest puta veću od Sunca i da je stara oko 72 milijuna godina. Zvijezda prolazi kroz intenzivan gubitak mase, izbacujući materijal u svemir i stvarajući prošireni omotač koji je vidio Webb. Ovi rezultati sugeriraju da evoluirane zvijezde mogu nastaviti igrati važnu ulogu u opskrbi galaktičkih centara prašinom i vodom – regijama koje su se prethodno smatrale posebno neprijateljskim za takve procese.
Promatranja su dobivena 2025. godine kao dio programa MICONIC (Mid-Infrared Characterisation of Nearby Iconic galaxy Centres) koristeći Webbov MIRI instrument. Rezultati su objavljeni u časopisu Astronomy and Astrophysics.
Webb je najveći i najsnažniji teleskop ikada lansiran u svemir, rezultat međunarodne suradnje NASA-e, ESA-e i Kanadske svemirske agencije (CSA).
