Вблизи гигантской чёрной дыры в центре Млечного пути обнаружены пыль и вода

Фото из открытых источников

Используя космический телескоп имени Джеймса Уэбба, созданный НАСА/ЕКА/КСА, международная группа астрономов обнаружила, что пыль и вода могут образовываться и сохраняться на удивительно близком расстоянии от сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь. Наблюдения показывают, что эволюционировавшая звезда IRS 3 продолжает обогащать свое окружение вновь образованным материалом, несмотря на интенсивное излучение вокруг Стрельца A*. Результаты этих исследований были опубликованы в журнале Astronomy and Astrophysics.

Новые наблюдения предоставляют наиболее детальное на сегодняшний день изображение высокоразвитой звезды IRS 3 в среднем инфракрасном диапазоне. Она расположена всего в 0,55 световых годах от Стрельца A*, центральной сверхмассивной черной дыры галактики Млечный Путь. IRS 3 достигла стадии, близкой к концу своей жизни, называемой фазой асимптотической ветви гигантов. Звезды на этой стадии жизни огромны, холодны и ярки, и они выбрасывают газ в космос вместе со своими мощными звездными ветрами. Этот выброшенный звездный материал является одним из важнейших источников космической пыли, но до сих пор не было ясно, может ли он образовываться звездой, расположенной так близко к сверхмассивной черной дыре.

Анализируя инфракрасное излучение звезды с помощью среднеинфракрасного прибора телескопа Webb (MIRI), исследовательская группа выявила четкие признаки богатой кислородом пыли и впервые обнаружила воду в окружающей звезду оболочке. Результаты показывают, что даже в суровых условиях вблизи сверхмассивной черной дыры эволюционировавшие звезды, такие как IRS 3, все еще могут производить пыль и другие материалы, важные для создания будущих поколений звезд и планет.

«Галактические центры относятся к числу наиболее экстремальных сред, поэтому понимание того, могут ли звезды продолжать обогащать окружающую среду в таких условиях, является важным вопросом», — сказал ведущий автор исследования Флориан Пайскер из Кёльнского университета в Германии. «С помощью телескопа Webb мы можем напрямую наблюдать за поведением звезд в этих условиях и видеть, что образование пыли остается удивительно устойчивым».

IRS 3 — один из самых ярких источников в среднем инфракрасном диапазоне в центре Галактики, давно выделяющийся своей огромной пылевой оболочкой. Предыдущие исследования предполагали, что звезда может быть богата углеродом, но новые наблюдения рисуют другую картину. Данные телескопа Webb выявили две сильные инфракрасные сигнатуры, связанные с силикатной пылью, состоящей из кремния и кислорода. Эти особенности позволяют идентифицировать IRS 3 как богатую кислородом эволюционировавшую звезду, которая приближается к концу своей жизни и сбрасывает вещество в космос.

«Это открытие стало возможным благодаря высокоэффективным инфракрасным приборам телескопа Webb», — сказала соавтор исследования Макарена Гарсия Марин из ЕКА, руководитель программы MICONIC. «Это первый случай получения непрерывного спектра в среднем инфракрасном диапазоне для этой звезды, что позволило нам обнаружить особенности силикатной пыли и раскрыть истинный химический состав звезды».

Объединив наблюдения Webb за спектром звезды с моделированием того, как излучаемый ею свет будет распространяться через различные модели окружающей оболочки, команда смогла реконструировать структуру оболочки звезды. Их результаты указывают на слоистое, оболочечное распределение пыли, простирающееся примерно на 10 000 астрономических единиц от звезды, с температурой, падающей от приблизительно 1200 Кельвинов вблизи звезды до около 100 Кельвинов во внешних областях. Наблюдения также выявили свидетельства наличия воды внутри оболочки IRS 3: первое четкое обнаружение такого рода для этого объекта.

«Обнаружение воды особенно интересно, потому что оно показывает, что молекулярный материал может выживать в среде, где преобладает интенсивное излучение», — сказал Гарсия Марин. «Это говорит нам о том, что даже вблизи сверхмассивной черной дыры звезды могут продолжать поставлять материал обратно в окружающую среду».

На основе наблюдений и моделирования звезды исследователи оценили массу IRS 3 примерно в шесть раз больше массы Солнца, а возраст — около 72 миллионов лет. По всей видимости, звезда испытывает интенсивную потерю массы, выбрасывая вещество в космос и создавая протяженную оболочку, наблюдаемую телескопом Webb.

Эти результаты позволяют предположить, что эволюционировавшие звезды могут продолжать играть важную роль в поставке пыли в центры галактик — регионы, которые ранее считались особенно неблагоприятными для этих процессов.