Χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, διεθνής ομάδα αστρονόμων ανακάλυψε ότι σκόνη και νερό μπορούν να σχηματίζονται και να επιβιώνουν σε εκπληκτικά μικρή απόσταση από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας. Οι παρατηρήσεις αποκαλύπτουν ότι το εξελιγμένο άστρο IRS 3 συνεχίζει να εμπλουτίζει το περιβάλλον του με νέο υλικό, παρά την έντονη ακτινοβολία που επικρατεί γύρω από την μαύρη τρύπα Τοξότη A*.
Οι νέες παρατηρήσεις προσφέρουν την πιο λεπτομερή μέχρι σήμερα εικόνα στο μέσο υπέρυθρο του, ιδιαίτερα εξελιγμένου άστρου IRS 3, το οποίο βρίσκεται μόλις 0,55 έτη φωτός από τον Τοξότη A*, την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας.
Το IRS 3 έχει φτάσει σε ένα στάδιο κοντά στο τέλος της ζωής του, γνωστό ως φάση του ασυμπτωτικού κλάδου γιγάντων (AGB). Τα άστρα σε αυτή τη φάση είναι τεράστια, ψυχρά και ιδιαίτερα λαμπρά και αποβάλλουν αέριο στο διάστημα μέσω ισχυρών αστρικών ανέμων. Το υλικό που εκτοξεύεται από αυτά τα άστρα αποτελεί μία από τις σημαντικότερες πηγές κοσμικής σκόνης. Ωστόσο, μέχρι σήμερα δεν ήταν σαφές εάν ένα άστρο που βρίσκεται τόσο κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα μπορεί να συνεχίσει να παράγει τέτοιο υλικό.
Ο Ασυμπτωτικός Κλάδος των Γιγάντων (διεθνώς: Asymptotic Giant Branch ή AGB) αποτελεί μια από τις τελευταίες και πιο εντυπωσιακές φάσεις της αστρικής εξέλιξης. Αφορά άστρα με χαμηλή έως ενδιάμεση αρχική μάζα (περίπου από 0,5 έως 8 φορές τη μάζα του Ήλιου μας), τα οποία βρίσκονται κοντά στο τέλος της ζωής τους. Όταν ένα τέτοιο άστρο φτάσει σε αυτό το στάδιο, εμφανίζεται στο διάγραμμα Hertzsprung-Russell ως ένας υπέρλαμπρος κόκκινος γίγαντας με φωτεινότητα χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου.
Αναλύοντας το υπέρυθρο φως του άστρου με το όργανο MIRI του Webb, η ερευνητική ομάδα εντόπισε σαφή ίχνη σκόνης πλούσιας σε οξυγόνο και, για πρώτη φορά, ανίχνευσε νερό στον περιβάλλοντα φλοιό του άστρου.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ακόμη και κάτω από τις ακραίες συνθήκες που επικρατούν κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, εξελιγμένα άστρα όπως το IRS 3 μπορούν να συνεχίσουν να παράγουν σκόνη και άλλα υλικά απαραίτητα για τη δημιουργία μελλοντικών γενεών άστρων και πλανητών.
«Τα γαλαξιακά κέντρα συγκαταλέγονται στα πιο ακραία περιβάλλοντα του Σύμπαντος, επομένως είναι σημαντικό να κατανοήσουμε αν τα άστρα μπορούν να συνεχίσουν να εμπλουτίζουν το περιβάλλον τους εκεί», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Florian Peißker από το Πανεπιστήμιο της Κολωνίας στη Γερμανία. «Με το Webb μπορούμε να παρατηρήσουμε άμεσα πώς συμπεριφέρονται τα άστρα κάτω από αυτές τις συνθήκες και βλέπουμε ότι η παραγωγή σκόνης παραμένει αξιοσημείωτα ανθεκτική».
Το IRS 3 είναι μία από τις λαμπρότερες πηγές μέσου υπέρυθρου στο γαλαξιακό κέντρο και έχει προσελκύσει εδώ και καιρό το ενδιαφέρον των αστρονόμων λόγω του τεράστιου περιβλήματός σκόνης.
Προηγούμενες μελέτες είχαν υποδείξει ότι το άστρο θα μπορούσε να είναι πλούσιο σε άνθρακα, όμως οι νέες παρατηρήσεις παρουσιάζουν μια διαφορετική εικόνα. Τα δεδομένα του Webb αποκάλυψαν δύο ισχυρά υπέρυθρα χαρακτηριστικά που συνδέονται με πυριτική σκόνη, η οποία αποτελείται κυρίως από πυρίτιο και οξυγόνο.
Τα χαρακτηριστικά αυτά δείχνουν ότι το IRS 3 είναι ένα εξελιγμένο άστρο πλούσιο σε οξυγόνο, το οποίο πλησιάζει στο τέλος της ζωής του και αποβάλλει υλικό στο διάστημα.
«Αυτή η ανακάλυψη κατέστη δυνατή χάρη στις εξαιρετικές υπέρυθρες δυνατότητες των οργάνων του Webb», δήλωσε η Macarena Garcia Marin της ESA, συν-συγγραφέας της μελέτης και επικεφαλής του προγράμματος MICONIC. «Είναι η πρώτη φορά που συλλέγεται ένα συνεχές φάσμα μέσου υπέρυθρου για αυτό το άστρο, επιτρέποντάς μας να ανιχνεύσουμε τα χαρακτηριστικά της πυριτικής σκόνης και να αποκαλύψουμε την πραγματική χημική ταυτότητα του άστρου».
Συνδυάζοντας τις παρατηρήσεις του Webb με προσομοιώσεις για τον τρόπο με τον οποίο η ακτινοβολία του άστρου διαδίδεται μέσα σε διαφορετικά μοντέλα του περιβάλλοντος περιβλήματός του, η ερευνητική ομάδα κατάφερε να ανακατασκευάσει τη δομή του.
Ο Όμιλος Φίλων Αστρονομίας στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης: facebook, instagram, x, tiktok, youtube
Τα αποτελέσματα δείχνουν μια στρωματοποιημένη κατανομή σκόνης, με δομή που μοιάζει με διαδοχικά κελύφη και εκτείνεται σε απόσταση περίπου 10.000 αστρονομικών μονάδων από το άστρο. Η θερμοκρασία της σκόνης μειώνεται από περίπου 1.200 Kelvin κοντά στο άστρο σε περίπου 100 Kelvin στις εξωτερικές περιοχές.
Οι παρατηρήσεις αποκάλυψαν επίσης ενδείξεις για την παρουσία νερού στο περίβλημα του IRS 3, την πρώτη σαφή ανίχνευση νερού αυτού του είδους για το συγκεκριμένο αντικείμενο.
«Η ανίχνευση νερού είναι ιδιαίτερα συναρπαστική, επειδή δείχνει ότι μοριακό υλικό μπορεί να επιβιώσει σε ένα περιβάλλον που κυριαρχείται από έντονη ακτινοβολία», δήλωσε η Garcia Marin. «Αυτό μας δείχνει ότι ακόμη και κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, τα άστρα μπορούν να συνεχίσουν να εμπλουτίζουν το περιβάλλον τους με υλικό».
Με βάση τις παρατηρήσεις και τη μοντελοποίηση του άστρου, οι ερευνητές εκτιμούν ότι το IRS 3 έχει μάζα περίπου έξι φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου και ηλικία περίπου 72 εκατομμυρίων ετών. Το άστρο φαίνεται να υφίσταται έντονη απώλεια μάζας, εκτοξεύοντας υλικό στο διάστημα και δημιουργώντας το εκτεταμένο περίβλημα που παρατήρησε το Webb.
Τα αποτελέσματα αυτά υποδηλώνουν ότι τα εξελιγμένα άστρα ενδέχεται να συνεχίζουν να διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην τροφοδότηση των γαλαξιακών κέντρων με σκόνη, περιοχές που στο παρελθόν θεωρούνταν ιδιαίτερα αφιλόξενες για τέτοιες διεργασίες.
Οι παρατηρήσεις πραγματοποιήθηκαν το 2025 στο πλαίσιο του προγράμματος Mid-Infrared Characterisation of Nearby Iconic galaxy Centres (MICONIC), χρησιμοποιώντας το όργανο MIRI του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb.
Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύθηκαν σήμερα στο περιοδικό Astronomy and Astrophysics.
https://esawebb.org/news/weic2617