Вода выживает удивительно близко к сверхмассивной черной дыре Млечного Пути, обнаружил телескоп Джеймса Уэбба

Сердце Млечного Пути может быть более гостеприимным к воде, чем предполагали астрономы.

Используя космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), исследователи обнаружили воду и космическую пыль вокруг стареющей звезды всего в 0,55 светового года от Стрельца А* (Sgr A*) – сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики.

Новое исследование предполагает, что вода и пыль могут образовываться и выживать удивительно близко к сверхмассивной черной дыре, где, как ожидалось, интенсивное излучение и другие суровые условия должны были бы их уничтожить. Команда использовала прибор MIRI (Mid-Infrared Instrument) телескопа Уэбба для изучения IRS 3 – стареющей звезды, расположенной в плотной среде вокруг Sgr A*, масса которой составляет около 4 миллионов солнечных масс, согласно заявлению Европейского космического агентства (ESA).

«Центры галактик относятся к одним из самых экстремальных сред, поэтому понимание того, могут ли звезды продолжать обогащать свое окружение там, является важным вопросом, — заявил Флориан Пайскер, ведущий автор исследования из Кёльнского университета в Германии. — С помощью телескопа Уэбба мы можем напрямую наблюдать, как звезды ведут себя в этих условиях, и видим, что производство пыли остается удивительно устойчивым».

IRS 3 — один из самых ярких источников среднего инфракрасного диапазона в галактическом центре — является звездой асимптотической ветви гигантов. Это означает, что она достигла поздней стадии звездной эволюции, на которой она выбрасывает большое количество газа и пыли посредством мощных звездных ветров. Такие умирающие звезды действуют как космические перерабатывающие центры, возвращая материал в космос, который в конечном итоге может быть включен в будущие поколения звезд и планет.

Однако IRS 3 обитает в особенно суровом районе. Центр Млечного Пути плотно населен звездами и подвержен интенсивному излучению, что поднимает вопросы о способности молекул и вновь образованной пыли сохраняться там.

Тем не менее, наблюдения Уэбба показывают, что это возможно. Объединив данные спектра IRS 3 с симуляциями прохождения света через различные модели окружающего материала, исследователи реконструировали структуру оболочки звезды. Они обнаружили слоистое, похожее на раковину распределение силикатной пыли, простирающееся примерно на 10 000 астрономических единиц от звезды (одна астрономическая единица, или АЕ, — это среднее расстояние между Землей и Солнцем). Температура внутри оболочки падает примерно с 1700 градусов по Фаренгейту (927 градусов Цельсия) вблизи звезды до примерно минус 280 F (минус 173 C) в ее внешних областях. Наблюдения Уэбба также выявили четкие доказательства наличия воды внутри оболочки — это первое подобное обнаружение для IRS 3.

«Обнаружение воды особенно волнует, поскольку оно показывает, что молекулярный материал может выживать в среде, где доминирует интенсивное излучение», — заявила Макарена Гарсия Марин, соавтор исследования и астроном ESA.

Хотя наблюдения не раскрывают точного количества воды, сам факт ее обнаружения показывает, что молекулярный материал может сохраняться в суровых условиях вблизи галактического центра. Вода и пыль являются важными компонентами в химии, сопровождающей звездо- и планетообразование, а это значит, что материал, выбрасываемый стареющими звездами, такими как IRS 3, в конечном итоге может внести вклад в будущие поколения звезд и планет.

Таким образом, обнаружение воды и пыли вблизи Sgr A* предполагает, что стареющие звезды могут продолжать обогащать свое окружение даже в суровых условиях вблизи сверхмассивной черной дыры. Эти выводы могут помочь астрономам лучше понять, как происходит переработка материала в центрах галактик и какую роль эволюционировавшие звезды играют в снабжении этих регионов свежей пылью и молекулами.

Их результаты были опубликованы 11 августа в журнале Astronomy & Astrophysics.