IRS 3 menettää massaa ja pitää vettä galaksin ytimessä

Tämä ei ole hiljainen vaipuminen pimeyteen. Linnunradan keskuksen mustan aukon läheisyydessä kypsä tähti nimeltä IRS 3 päästää kaasua ja pölyä hämmästyttävällä nopeudella, laajentaen valtavaa materiaalikuorta ympäristöön, jonka aiemmin uskottiin olevan liian vihamielinen molekyyleille selviytyä.

Kuinka Webb muutti näkymän

Kuva selkiytyy James Webb -avaruusteleskoopin ja sen keski-infrapuna-instrumentin MIRI:n ansiosta. Käyttämällä keski-infrapunan aallonpituuksia Webb paljastaa pölyn lämpösäteilyn ja molekyylien spektriset sormenjäljet, jolloin tähtitieteilijät voivat kartoittaa sekä IRS 3:n kuoren kokoa että kemiallista koostumusta. Havainnoista vastanneen ryhmän johtaa PD Dr. Florian Peißker Kölnin yliopistosta, ja tulokset julkaistiin tieteellisessä lehdessä.

IRS 3 sijaitsee noin 0,6 valovuoden päässä Sagittarius A*:sta, mikä on suunnilleen 42 000 astronomista yksikköä (AU). Vertailun vuoksi Voyager 1, ihmiskunnan kaukaisin luotain, tarvitsisi nykyisellä nopeudellaan noin 10 000 vuotta kulkeakseen tämän matkan. Galaktisessa mittakaavassa IRS 3 on poikkeuksellisen lähellä supermassiivista mustaa aukkoa.

Tähti supertuulen vaiheessa

Uudet havainnot tarkentavat aikaisempia käsityksiä IRS 3:sta. Aiemmin kohde oli arvoitus; nyt MIRI:n data viittaa vaiheeseen, jota tähtitieteilijät kutsuvat supertuuleksi. Termi kuvaa massiivisen tähden elämän myöhäistä vaihetta, jolloin säteilypaine ja sisäiset prosessit ajavat valtavia määriä massaa ulos. IRS 3:n tapauksessa massan menetys on dramaattinen: noin yhden Maan massan verran joka 18. päivä puhalletaan avaruuteen, jatkuvasti paisuttaen kuorta, joka ulottuu tähdestä noin 10 000 astronomiseen yksikköön saakka.

Tällainen menetyksen nopeus selittää samanaikaisesti kaksi asiaa: miksi kuori on niin laaja ja miksi se säilyy tiheänä huolimatta galaktisen keskuksen kaoottisesta ympäristöstä. Tiheät pölyn ja kaasun kokkareet voivat kestää säteilyä ja sokkeja huomattavasti pidempään kuin harva kuori.

Galaksimme keskusta ja supermassiivisen mustan aukon Sgr A* ympäristö.

Vettä siellä, missä sitä ei odottaisi

Entistäkin vaikuttavampaa on kuoren kemiallinen sisältö. Webb havaitsi merkkejä, jotka sopivat veden olemassaoloon. Galaktista keskustaa tulvii korkeaenergiaisia fotoneja, tähtituulia ja aiempaa aktiivisuutta Sgr A*:lta, joiden pitäisi teoreettisesti tuhota herkät molekyylit. Silti vesi näyttää säilyvän IRS 3:n kotelon sisällä.

Miksi tällä on merkitystä? Siksi, että se osoittaa, että supermassiivisen mustan aukon lähistöllä olevat tähdet voivat syöttää ympäristöönsä molekyylistä ainesta. Näihin molekyyleihin kuuluu lajeja, jotka liittyvät orgaaniseen kemiaan, ja niiden säilyminen haastaa oletuksia siitä, miten ääriolosuhteet puhdistavat avaruuden välittäjäainetta. Löydös viittaa siihen, että galaksimme keskiparsekissa on monimutkaisempi ja kestävämpi kemia kuin mallit olivat ennustaneet.

Lukuja, jotka herättävät huomiota

• Etäisyys Sgr A*:sta: noin 0,6 valovuotta (42 000 AU)
• Kuoren laajuus: noin 10 000 AU
• Massanmenetys: noin 1 Maan massa joka 18. päivä
• Instrumentti: JWST MIRI (keski-infrapuna)

IRS 3:n massanmenetyksen laajuus ja vauhti herättävät kysymyksiä tarjonnasta ja kohtalosta. Onko osa tästä aineesta tuomittu vaipumaan sisäänpäin ja ruokkimaan mustaa aukkoa? Sekoittuuko se keskeisen molekyylivyöhykkeen muihin kaasuihin, vai muodostuuko uusia kylmiä kokkareita, jotka säilyvät vuosituhansia? Havainnot eivät vielä yksin vastaa kaikkiin näihin kysymyksiin, mutta ne antavat uusia rajoitteita teoreettisille malleille.

Mitä seuraavaksi: instrumentit ja seuraukset

Kölnin yliopiston tutkijat, mukaan lukien professori Dr. Lucas Labadien johtamat ryhmät, valmistelevat jo jatkotutkimuksia seuraavan sukupolven maapohjaisilla laitteilla. Erittäin suuri teleskooppi (ELT), varustettuna METIS-keski-infrapuna-instrumentilla, pystyy erottamaan IRS 3:n kuoren hienorakenteita ja tutkimaan pölyn ja kaasun lämpötilaa sekä koostumusta yksityiskohtaisemmin.

Parempi spatiaalinen resoluutio auttaa selvittämään, onko ulosvirtaus isotrooppinen, muotoutunut kaksoisjärjestelmävuorovaikutuksesta vai veistetty galaktisen keskuksen ankarien vuorovesivoimien vaikutuksesta. Jokaisella skenaariolla on erilaiset seuraukset sille, miten aine kiertää Sgr A*:n läheisyydessä ja miten pölyn sekä molekyylien elinkaari etenee alueella.

Asiantuntijan näkemys

"IRS 3 tarjoaa laboratorioympäristön hyvin lähellä supermassiivista mustaa aukkoa, jossa tähtien palautteet ja kemia vuorovaikuttavat odottamattomilla tavoilla", sanoi tutkimukseen perehtynyt astronomi. "Veden havaitseminen näin lähellä pakottaa meidät miettimään uudelleen, miten molekyylit muodostuvat ja säilyvät alueilla, joissa säteilykentät ovat voimakkaita. Tulevat ELT-havainnot ovat avain tämän arvoituksen purkamiseen."

Johtopäätös

IRS 3 on enemmän kuin astronominen kuriositeetti. Se on dynaaminen tekijä Linnunradan keskuksen ympäristössä, tuottaen materiaalivirran, joka muuttaa paikallista kemiaa ja mahdollisesti Sagittarius A*:n ravinnon saantia. Webbin keski-infrapunan katse on paljastanut tähden, joka luopuu ulommista kerroksistaan poikkeuksellisella vauhdilla, ja veden löytyminen lisää kemiallisen käänteen, joka ohjaa havaintoja ja teoriaa vuosiksi eteenpäin.