رصدهای تلسکوپ فضایی جیمز وب نشان میدهد آب و ذرات غبار میتوانند در فاصلهٔ تنها 0.55 سال نوری از کماندار A*—سیاهچالهٔ ابرپرجرم مرکز کهکشان راه شیری—تشکیل و پایدار بمانند.
هدف و دادههای مشاهدهای
پژوهشگران با ابزار فروسرخ میانیِ جیمز وب (MIRI) طیف ستارهٔ پیر IRS 3 را ثبت کردند. این ستاره که در محیط بسیار پرجمعیت اطراف کماندار A* قرار دارد، در مرحلهٔ شاخهٔ غولپیکر آسیمپتوتیک (AGB) است و از طریق بادهای ستارهای مقدار زیادی گاز و غبار به فضا میفرستد. تیم تحقیقاتی خواست بررسی کند آیا مولکولها و ذرات تازه تولیدشده میتوانند در برابر تابش شدید و شرایط خشن هستهٔ کهکشان دوام بیاورند.
یافتههای اصلی
- ساختار لایهای و پوستهمانندی از غبار سیلیکاتی تا حدود 10,000 واحد نجومی (AU) از IRS 3 بازسازی شد.
- دمای پوشش از حدود 1,700 درجهٔ فارنهایت (تقریباً 927 °C) در نزدیک ستاره تا تقریباً −280 درجهٔ فارنهایت (حدود −173 °C) در نواحی بیرونی افت میکند.
- طیفهای MIRI شواهد روشنی از حضور آب مولکولی در این پوشش نشان دادند؛ این نخستین شناسایی آب در اطراف IRS 3 است.
روششناسی
تحلیلها طیفهای مشاهدهشده را با شبیهسازیهای عبور نور از میان مدلهای مختلف ماده پیرامون مقایسه کردند تا ساختار پوشش ستاره بازسازی شود. الگوهای طیفی و نتایج مدلسازی نشان میدهند غبار و مولکولها بهصورت پوستههایی متمرکز حول ستاره تجمع یافتهاند و بخشهای داخلی و خارجی پوشش رفتار ترمودینامیکی متفاوتی دارند.
اهمیت کشف
وجود آب و غبار در فاصلهای نزدیک به سیاهچالهٔ ابرپرجرم مرکز کهکشان — با جرمی در حدود 4,000,000 جرم خورشید — نشان میدهد هستههای کهکشانی میتوانند منابع مولکولی پایداری باشند. این نتیجه نقش ستارگان تکاملیافته را در بازیافت مادهٔ میانستارهای و تغذیهٔ چرخهٔ ستارهزایی در هستهٔ کهکشانها برجسته میکند و پرسشهای تازهای دربارهٔ شیمی مولکولی در محیطهای پرتوی شدید مطرح میکند.
نقلقولهای کلیدی
فلوریان پیسکر، نویسندهٔ اصلی از دانشگاه کلن، میگوید: «با جیمز وب میتوانیم مستقیم ببینیم ستارگان در این شرایط چگونه غبار تولید میکنند و این غبار بهطرز قابلتوجهی مقاوم باقی میماند.»
ماکارنا گارسیا مارین از سازمان فضایی اروپا (ESA) میافزاید: «کشف آب بهویژه مهم است، زیرا نشان میدهد مادهٔ مولکولی میتواند در محیطهای تحت سلطهٔ تابش شدید دوام بیاورد.» برای اطلاعات بیشتر دربارهٔ فعالیتهای ESA به صفحهٔ رسمی این سازمان در ESA مراجعه کنید.
پیامدها و گامهای بعدی
مشاهدات کنونی مقدار دقیق آب را تعیین نکردهاند، اما خودِ وجود آب نشان میدهد شکلگیری و انتقال مولکولهای پیچیده در محیطهای قوی تابشی ممکن است. رصدهای آینده با نگاشتهای طیفی دقیقتر و مشاهدات بلندمدت میتواند نقش منابع پیر در تأمین مواد خام ستارهزایی در هستهٔ کهکشانها را روشنتر کند. مقالهٔ کامل این مطالعه در تاریخ 11 اوت در مجلهٔ Astronomy & Astrophysics منتشر شده است.
چشمانداز
جیمز وب با دسترسی به امواج میانی فروسرخ در حال بازنویسی شناخت ما از محیطهای سخت کیهانی است. کشف آب در حوالی کماندار A* نشان میدهد حتی در قلب کهکشانها نمونههایی از پایداری مواد اولیهٔ شیمیایی وجود دارد که ارزش پیگیری و بررسی دقیقتر دارند.
