Webb odkrywa wodę i pył przy supermasywnej czarnej dziurze w centrum Drogi Mlecznej

Jednym z najdziwniejszych miejsc w naszej Galaktyce jest otoczenie supermasywnej czarnej dziury Sagittarius A*, gdzie promieniowanie i grawitacja powinny bezlitośnie niszczyć materię. Nowe obserwacje teleskopu Jamesa Webba pokazują jednak, że nawet tam mogą powstawać i przetrwać pył oraz cząsteczki wody – dzięki starej gwieździe IRS 3, zaledwie 0,55 roku świetlnego od czarnej dziury.

Staruszka IRS 3 pod lupą Webba

IRS 3 to silnie wyewoluowana gwiazda w centrum Drogi Mlecznej, otoczona rozległą kokonową otoczką gazu i pyłu. Dzięki instrumentowi MIRI (Mid-Infrared Instrument) na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba astronomowie uzyskali najdokładniejszy jak dotąd obraz w podczerwieni tego obiektu. Analiza widma pokazała, że dominują tam sygnatury tlenowych ziaren – silikatów z krzemem i tlenem – a nie pyłu węglowego, jak wcześniej przypuszczano.

Co więcej, w otoczce IRS 3 po raz pierwszy wykryto wyraźny sygnał wody w postaci cząsteczek H₂O, widocznych w charakterystycznych liniach absorpcyjnych w podczerwieni. To odkrycie zaskakuje, bo IRS 3 znajduje się w strefie silnego promieniowania i turbulencji grawitacyjnych wokół Sagittarius A*, gdzie molekuły powinny być szybko rozbijane.

Jak powstaje pył i woda przy czarnej dziurze?

Ewoluujące, umierające gwiazdy – takie jak IRS 3 – tracą masę w postaci powolnych wiatrów gwiazdowych, niosących atomy cięższych pierwiastków, m.in. tlenu, krzemu czy żelaza. W chłodniejszych obszarach tych wiatrów mogą kondensować się mikroskopijne ziarna pyłu, które później mieszają się z gazem w otoczeniu. Gdy w pobliżu jest dużo tlenu, ziarna przyjmują postać silikatów – podobnych składem do minerałów w ziemskich skałach.

Cząsteczki wody powstają, gdy atomy wodoru łączą się z tlenem w wystarczająco chłodnym i gęstym gazie, a następnie mogą osiadać na powierzchni ziaren pyłu tworząc lodowe płaszczyki. Do tej pory sądzono, że blisko supermasywnej czarnej dziury taki proces jest mało prawdopodobny, bo intensywne promieniowanie i fale uderzeniowe powinny rozbijać molekuły i niszczyć ziarna. Webb pokazuje, że gwiazda może wytworzyć wokół siebie na tyle gęsty kokon, iż część materii jest osłonięta i daje się utrzymać mimo ekstremalnych warunków.

Warunki skrajne – co mierzy Webb?

Z analizy widma IRS 3 wynika, że pył jest rozłożony warstwowo w otoczce o rozmiarze około 10 000 jednostek astronomicznych – to mniej więcej 0,15 roku świetlnego w każdą stronę od gwiazdy. Temperatura w najbliższych warstwach sięga około 1200 kelwinów, czyli ponad 900 stopni Celsjusza, a w zewnętrznych warstwach spada do około 100 kelwinów, czyli mniej więcej −170 stopni Celsjusza. Właśnie w tych chłodniejszych obszarach możliwa jest obecność cząsteczek wody – co po raz pierwszy udało się jednoznacznie potwierdzić dla IRS 3.

Webb obserwował centrum Drogi Mlecznej nie tylko instrumentem MIRI, ale też kamerą NIRCam, co pozwoliło złożyć wielobarwny widok całego pola wokół IRS 3, w tym tła gwiazdowego i struktury gazu w pobliżu Sagittarius A*. Tak dokładne mapy w podczerwieni pokazują, jak dynamiczne i złożone jest środowisko w zaledwie ułamku roku świetlnego od supermasywnej czarnej dziury. Wyniki zostały opublikowane 12 sierpnia 2026 r. w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Dlaczego to odkrycie jest ważne?

Odkrycie pyłu i wody tak blisko czarnej dziury oznacza, że centrum Drogi Mlecznej nie jest wyłącznie pustynią promieniowania, lecz także miejscem, gdzie powstają składniki przyszłych gwiazd i planet. Ewoluujące gwiazdy typu IRS 3 mogą w ciągu tysięcy lat wzbogacać otoczenie w ciężkie pierwiastki i molekuły, które później trafią do kolejnych generacji obiektów w galaktycznym jądrze.

Dzięki teleskopowi Jamesa Webba astronomowie mają wreszcie narzędzie, aby badać takie procesy w szczegółach – zarówno w naszej Galaktyce, jak i w odległych jądrach galaktycznych w młodym Wszechświecie. To kluczowe dla zrozumienia, jak w najbardziej ekstremalnych środowiskach powstaje złożona chemia kosmiczna, w tym cząsteczki istotne dla potencjalnej przyszłej obecności wody na planetach. W kolejnych latach podobne obserwacje innych gwiazd i chmur gazu wokół Sagittarius A* powinny pokazać, czy przypadek IRS 3 jest typowy, czy raczej wyjątkowy.

---

Źródła

Główne źródło:

• ESA/Webb: Webb reveals dust and water surviving in the extreme environment around the Milky Way’s central black hole (weic2617)

Źródła kontekstowe:

• ESA: Dust and water spotted close to giant black hole,
• ESA/Webb: Transition video: IRS 3 field (weic2617b),
• Popular Science: Our galaxy’s supermassive black hole actually doesn’t devour everything around it,
• ScienceSprings: omówienie komunikatu ESA/Webb o pyle i wodzie przy Sagittarius A*

Opracowanie: Agnieszka Nowak