Астрономы изучили древнюю звезду IRS 3 всего в 0,55 светового года (около 35 000 астрономических единиц) от сверхмассивной черной дыры Стрелец A* — ближе, чем ранее считалось возможным для подобных процессов
Телескоп James Webb впервые зафиксировал признаки воды в оболочке звезды, находящейся в экстремальных условиях центра Галактики
Звезда массой около шести солнечных окружена слоистой пылевой оболочкой поперечником примерно 0,15 светового года с перепадом температур от +930 до −173 градусов Цельсия
Наблюдения доказывают: даже рядом с черной дырой звезды продолжают обогащать окружающее пространство материалом для будущих планет
Почти в каждой известной галактике скрывается сверхмассивная черная дыра, и наш Млечный Путь не исключение. Расположенный примерно в 26 000 световых лет от Земли, Стрелец A* (Sagittarius A*) удерживает миллионы звезд и их планет гравитацией объекта массой около 4,3 миллиона солнечных. Однако новые наблюдения космического телескопа James Webb (JWST) показали, что вещество способно существовать заметно ближе к галактической черной дыре, чем предполагалось. Древняя звезда IRS 3 находится всего в 0,55 светового года от Стрельца A* — и при этом испускает мощные звездные ветры, оставаясь окруженной богатой кислородом пылью и даже водой.
Область, где находится проэволюционировавшая звезда IRS 3, снятая приборами NIRCam и MIRI телескопа James Webb: это самое детальное изображение окрестностей Стрельца A* в среднем инфракрасном диапазоне. Источник изображения — popsci.com
«Галактические центры — одни из самых экстремальных сред, поэтому понимание того, могут ли звезды продолжать обогащать свое окружение там, является важным вопросом», — отметил Флориан Пайскер, астроном Кёльнского университета и соавтор работы, опубликованной в журнале Astronomy and Astrophysics.
Звезда на последнем витке своей жизни
Гибель звезд — жизненно важная часть галактического круговорота вещества. Когда светило начинает умирать, оно сбрасывает в космос волны газа, которые впоследствии становятся основой космической пыли. А эта пыль служит строительным материалом для планет и других небесных тел. IRS 3 — почти идеальный пример таких превращений, поставленный в предельно жесткие условия.
- Возраст: около 72 миллионов лет
- Масса: примерно шесть солнечных
- Стадия: асимптотическая ветвь гигантов — финальный отрезок жизни звезды
- Расстояние до Стрельца A*: 0,55 светового года
На стадии асимптотической ветви гигантов звезда сильно раздувается, ее поверхность остывает, а мощные звездные ветры уносят прочь значительную часть массы. Астрономы давно предполагали, что IRS 3 должна выбрасывать газ вместе с этими ветрами, но не были уверены, возможно ли такое вообще на столь малом удалении от черной дыры, где вещество разогревается излучением и растягивается приливными силами.
Положение звезды IRS 3 рядом со Стрельцом A* — серия кадров с последовательным приближением, собранная из данных наземных и космических обсерваторий. Источник изображения — popsci.com
Что разглядел прибор MIRI
Долгое время классификация IRS 3 оставалась спорной. Еще в 2008 году наблюдения методом сложения сигналов нескольких телескопов намекали на то, что звезда богата углеродом, — а значит, ее оболочка должна была бы строить углеродную пыль. Данные James Webb закрыли этот вопрос.
С помощью прибора среднего инфракрасного диапазона MIRI исследователи получили непрерывный спектр звезды и нашли в нем два сильных провала поглощения: широкую полосу связи кремний — кислород на длине волны 9,7 микрометра и полосу изгибных колебаний O-Si-O на 18,5 микрометра. Соотношение их оптических глубин составило 3,5 ± 0,1 — характерный признак, который дает только кислородная химия: у углеродных звезд попросту нет нужных связей кремния с кислородом. Вывод однозначен: IRS 3 богата кислородом и производит силикатную пыль.
Слоистая оболочка и первая вода
Чтобы понять устройство оболочки, команда прогнала множество расчетных моделей: специалисты проверяли, как излучение звезды проходит сквозь пылевые оболочки разного строения, а затем подобрали ту конфигурацию, которая совпала с наблюдениями. Итог — вокруг древней звезды лежит слоистая пылевая структура, простирающаяся примерно на 0,15 светового года (около 10 000 астрономических единиц) во все стороны.
Перепад температур внутри этой оболочки колоссален: у самой звезды — порядка +930 градусов Цельсия (около 1200 кельвинов), тогда как внешние слои остывают в среднем до −173 градусов Цельсия (около 100 кельвинов). Именно в этой холодной внешней части и обнаружились явные признаки воды — впервые для звезды, находящейся в подобных условиях. Судя по расчетам, пылевая оболочка работает как щит: она экранирует внутренние области от жесткого излучения центра Галактики, и молекулы воды успевают образоваться и уцелеть.
Почему открытие меняет взгляд на центры галактик
Астроном Европейского космического агентства (ESA) Макарена Гарсия Марин назвала находку «особенно захватывающей»: она показывает, что базовые молекулярные вещества вроде воды способны сохраняться в среде, где всем правит мощное излучение.
«Это говорит нам о том, что даже вблизи сверхмассивной черной дыры звезды могут продолжать вносить материал в свое окружение», — добавила она.
До сих пор окрестности Стрельца A* считались местом, где круговорот пыли попросту обрывается. Теперь выясняется, что стареющие звезды продолжают снабжать центр Галактики строительным материалом для новых поколений светил и планет даже там. А значит, похожие процессы можно ожидать и в ядрах других галактик — включая куда более активные, чем наше сравнительно спокойное.
