Webb, Samanyolu’nun merkezindeki kara deliğin yakınında hayatta kalan oksijen açısından zengin toz ve suyu ortaya çıkardı

NASA/ESA/CSA James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanan uluslararası bir gökbilimci ekibi, Samanyolu galaksisinin merkezindeki süper kütleli kara deliğin yakınında şaşırtıcı derecede yakın toz ve su oluşabildiğini ve hayatta kalabildiğini keşfetti. Gözlemler, evrimleşmiş yıldız IRS 3’ün Yay A* çevresindeki yoğun radyasyon ortamına rağmen çevresini yeni oluşan malzemeyle zenginleştirmeye devam ettiğini ortaya koyuyor.

IRS 3, asimptotik dev dallanma aşaması adı verilen ömrünün sonuna yakın bir aşamaya ulaştı. Yaşamın bu evresindeki yıldızlar devasa, soğuk ve parlaktır ve güçlü yıldız rüzgarlarıyla uzaya gaz saçarlar. Bu dökülen yıldız malzemesi, kozmik tozun en önemli kaynaklarından biridir, ancak bunun süper kütleli bir kara deliğe bu kadar yakın bir yıldız tarafından üretilip üretilemeyeceği belli değildi.

Webb yıldızın kimyasını açıklıyor

Yıldızın kızılötesi ışığını Webb’in Orta Kızılötesi Aleti (MIRI) ile analiz eden araştırma ekibi, oksijen açısından zengin tozun net izlerini tespit etti ve ilk kez yıldızın çevresindeki zarfta su tespit etti. Sonuçlar, süper kütleli bir kara deliğin yakınındaki zorlu koşullar altında bile, IRS 3 gibi evrimleşmiş yıldızların, gelecek nesil yıldız ve gezegenlerin yaratılması için önemli olan toz ve diğer malzemeleri hala üretebildiğini gösteriyor.

Almanya’daki Köln Üniversitesi’nden baş yazar Florian Peißker, “Galaktik merkezler en ekstrem ortamlar arasındadır, bu nedenle yıldızların çevrelerini zenginleştirmeye devam edip edemeyeceğini anlamak önemli bir sorudur” dedi. “Webb ile yıldızların bu koşullar altında nasıl davrandığını doğrudan gözlemleyebiliyoruz ve toz üretiminin oldukça dirençli kaldığını görebiliyoruz.”

Makale dergide yayınlandı Astronomi ve Astrofizik.

IRS 3, galaktik merkezdeki en parlak orta kızılötesi kaynaklardan biridir ve muazzam tozlu zarfı nedeniyle uzun süredir öne çıkmaktadır. Önceki çalışmalar yıldızın karbon açısından zengin olabileceğini öne sürüyordu ancak yeni gözlemler farklı bir tablo çiziyor. Webb verileri, silikon ve oksijenden oluşan silikat tozuyla ilişkili iki güçlü kızılötesi imzayı ortaya çıkardı. Bu özellikler IRS 3’ü, ömrünün sonuna yaklaşan ve uzaya malzeme saçan, oksijen açısından zengin evrimleşmiş bir yıldız olarak tanımlıyor.

Çalışmanın ortak yazarı ve MICONIC programının baş araştırmacısı ESA’dan Macarena Garcia Marin, “Bu keşif, Webb’in kızılötesi cihazları sayesinde mümkün oldu” dedi. “Bu, bu yıldız için ilk kez sürekli bir orta-kızılötesi spektrum toplanıyor ve bu, silikat tozunun özelliklerini tespit etmemize ve yıldızın gerçek kimyasal kimliğini ortaya çıkarmamıza olanak sağlıyor.”

Katmanlı bir zarf ortaya çıkıyor

Ekip, Webb’in yıldızın spektrumuna ilişkin gözlemlerini, yayılan ışığın çevredeki zarfın farklı modelleri boyunca nasıl hareket edeceğine ilişkin simülasyonlarla birleştirerek yıldızın zarfının yapısını yeniden oluşturmayı başardı. Elde edilen sonuçlar, yıldızdan kabaca 10.000 astronomik birim kadar uzanan katmanlı, kabuk benzeri toz dağılımını ve yıldızın yakınındaki sıcaklıkların yaklaşık 1.200 Kelvin’den (1.700°F) dış bölgelerde yaklaşık 100 Kelvin’e (-280°F) düştüğünü gösteriyor. Gözlemler aynı zamanda IRS 3 kapsamındaki suya dair kanıtları da ortaya çıkardı: bu nesne için türünün ilk net tespiti.

Garcia Marin, “Suyun tespiti özellikle heyecan verici çünkü moleküler malzemenin yoğun radyasyonun hakim olduğu bir ortamda hayatta kalabileceğini gösteriyor” dedi. “Bu bize, süper kütleli bir kara deliğin yakınında bile yıldızların çevrelerine malzeme katkısında bulunmaya devam edebileceğini gösteriyor.”

Araştırmacılar, gözlemlerden ve yıldız modellemesinden yola çıkarak IRS 3’ün Güneş’in yaklaşık altı katı bir kütleye sahip olduğunu ve yaklaşık 72 milyon yaşında olduğunu tahmin ediyor. Yıldızın yoğun bir kütle kaybı yaşadığı, uzaya malzeme fırlattığı ve Webb’in gördüğü geniş zarfı oluşturduğu görülüyor.

Toz, çok az kişinin beklediği yerde varlığını sürdürüyor

Bu sonuçlar, evrimleşmiş yıldızların, daha önce bu süreçlere özellikle düşman olduğu düşünülen galaktik merkezlere toz sağlamada önemli bir rol oynamaya devam edebileceğini gösteriyor.

Gözlemler, Yakın İkonik Gökada Merkezlerinin Orta Kızılötesi Karakterizasyonunun (MICONIC) Garantili Zaman Gözlemleri programının (#1266) bir parçası olarak Webb’in MIRI cihazı kullanılarak 2025 yılında elde edildi.