El telescopio Webb revela la presencia de polvo y agua que sobreviven en el entorno extremo que rodea el agujero negro central de la Vía Láctea

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Utilizando el telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA, un equipo internacional de astrónomos descubrió que el polvo y el agua pueden formarse y sobrevivir sorprendentemente cerca del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Las observaciones revelan que la estrella evolucionada IRS 3 continúa enriqueciendo su entorno con material recién formado a pesar de la intensa radiación que rodea a Sagitario A.

Un denso campo estelar llena toda la imagen, con innumerables estrellas dispersas sobre un fondo de nubes brillantes en tonos rojos, naranjas, rosas, blancos y azules. En el centro, una brillante concentración de estrellas crea un núcleo luminoso, casi blanco, rodeado de intrincados filamentos y volutas de gas y polvo iluminados que irradian hacia afuera. Manchas oscuras e irregulares de polvo opaco interrumpen las nubes brillantes, particularmente hacia el lado izquierdo de la imagen, donde aparecen como siluetas contra el fondo más brillante. La población estelar circundante varía en brillo y color, con estrellas azules frías y estrellas naranjas y rojas más cálidas distribuidas por toda la escena. Crédito de la imagen: Crédito: ESA/Webb, NASA y CSA, F. Peißker, J. Lu, F. Yusef-Zadeh, NB Sabha, C. Chan

Las nuevas observaciones proporcionan la visión en infrarrojo medio más detallada hasta la fecha de la estrella altamente evolucionada IRS 3, ubicada a tan solo 0,55 años luz de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo central de la Vía Láctea. IRS 3 ha alcanzado una etapa cercana al final de su vida denominada fase de rama gigante asintótica. Las estrellas en esta fase son enormes, frías y luminosas, y expulsan gas al espacio con sus potentes vientos estelares. Este material estelar expulsado es una de las fuentes más importantes de polvo cósmico, pero no estaba claro si podía ser producido por una estrella tan cercana a un agujero negro supermasivo.

La imagen muestra la ubicación de la estrella altamente evolucionada IRS 3, que se encuentra a tan solo 0,55 años luz de Sagitario A, el agujero negro supermasivo central de la galaxia Vía Láctea. Crédito de la imagen: ESA/Webb, NASA y CSA, F. Peißker, J. Lu, F. Yusef-Zadeh, NB Sabha, C. Chan*

Mediante el análisis de la luz infrarroja de la estrella con el instrumento MIRI (Micro-Infrarrojo Medio) del telescopio Webb, el equipo de investigación identificó claras señales de polvo rico en oxígeno y, por primera vez, detectó agua en la envoltura que rodea a la estrella. Los resultados demuestran que, incluso en las duras condiciones cercanas a un agujero negro supermasivo, las estrellas evolucionadas como IRS 3 pueden producir polvo y otros materiales importantes para la formación de futuras generaciones de estrellas y planetas.

Un cúmulo estelar brillante y densamente poblado se encuentra cerca del centro de la imagen, rodeado de intrincadas nubes de gas y polvo incandescentes en tonos rojos, rosas, naranjas y azules. Franjas oscuras de polvo serpentean a través de la nebulosa, contrastando con la luminosa región central. Innumerables estrellas se encuentran dispersas por el campo, con algunas estrellas más brillantes en primer plano que muestran los característicos picos de difracción del telescopio Webb. Una región negra irregular ocupa la esquina inferior derecha de la imagen, indicando un área donde no se disponía de datos de observación. Crédito de la imagen: ESA/Webb, NASA y CSA, F. Peißker, F. Yusef-Zadeh, NB Sabha, C. Chan

«Los centros galácticos se encuentran entre los entornos más extremos, por lo que comprender si las estrellas pueden seguir enriqueciendo su entorno allí es una cuestión importante», afirmó el autor principal, Florian Peißker, de la Universidad de Colonia en Alemania. «Con el telescopio Webb, podemos observar directamente cómo se comportan las estrellas en estas condiciones y comprobar que la producción de polvo sigue siendo extraordinariamente resistente», añadió.

Este vídeo presenta nuevas imágenes de la NIRCam (Cámara de Infrarrojo Cercano) y el MIRI (Instrumento de Infrarrojo Medio) del telescopio Webb para capturar la vista en infrarrojo medio más detallada hasta la fecha del campo que alberga la estrella altamente evolucionada IRS 3, que se encuentra a tan solo 0,55 años luz de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo central de la galaxia Vía Láctea. Crédito: ESA/Webb, NASA & CSA, P. Peißker, J. Lu, F. Yusef-Zadeh, NB Sabha, C. Chan, N. Bartmann (ESA/Webb) Música: Stellardrone - Crepúsculo

IRS 3
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IRS 3 es una de las fuentes de infrarrojo medio más brillantes del centro galáctico y se ha destacado durante mucho tiempo por su enorme envoltura de polvo. Estudios anteriores sugerían que la estrella podría ser rica en carbono, pero las nuevas observaciones ofrecen una perspectiva diferente. Los datos del telescopio Webb revelaron dos fuertes señales infrarrojas asociadas con polvo de silicato, compuesto de silicio y oxígeno. Estas características identifican a IRS 3 como una estrella evolucionada rica en oxígeno, que se acerca al final de su vida y está expulsando material al espacio.

«Este descubrimiento fue posible gracias a los instrumentos infrarrojos de alta capacidad del telescopio Webb», declaró Macarena García Marín, de la ESA, coautora del estudio e investigadora principal del programa MICONIC. «Esta es la primera vez que se ha obtenido un espectro infrarrojo medio continuo de esta estrella, lo que nos permite detectar las características del polvo de silicatos y descubrir su verdadera identidad química», expresó la investigadora.

Este vídeo muestra tres aspectos clave de la vista en infrarrojo medio más detallada hasta la fecha del campo que alberga la estrella altamente evolucionada IRS 3, situada a tan solo 0,55 años luz de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo central de la galaxia Vía Láctea.
La primera imagen incluye datos de la cámara NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) y del instrumento MIRI (instrumento de infrarrojo medio) del telescopio Webb. El segundo vídeo muestra únicamente datos de la NIRCam, mientras que la tercera imagen utiliza solo datos del MIRI.
Crédito: ESA/Webb, NASA y CSA, P. Peißker, J. Lu, F. Yusef-Zadeh, NB Sabha, C. Chan, N. Bartmann (ESA/Webb)

Al combinar las observaciones del espectro estelar realizadas por Webb con simulaciones de cómo su luz radiada se propagaría a través de diferentes modelos de la envoltura circundante, el equipo logró reconstruir la estructura de esa envoltura. Sus resultados indican una distribución de polvo estratificada, similar a una concha, que se extiende aproximadamente 10 000 unidades astronómicas desde la estrella, con temperaturas que descienden desde unos 1200 Kelvin cerca de la estrella hasta alrededor de 100 Kelvin en las regiones exteriores. Las observaciones también revelaron evidencia de agua dentro de la envoltura de IRS 3: la primera detección clara de este tipo para este objeto.

¿Agua?
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«La detección de agua es especialmente emocionante porque demuestra que el material molecular puede sobrevivir en un entorno dominado por una radiación intensa», dijo García Marín. «Esto nos indica que, incluso cerca de un agujero negro supermasivo, las estrellas pueden seguir aportando material a su entorno».

A partir de las observaciones y la modelización estelar, los investigadores estiman que IRS 3 tiene una masa aproximadamente seis veces mayor que la del Sol y una edad de alrededor de 72 millones de años. La estrella parece estar experimentando una intensa pérdida de masa, expulsando material al espacio y creando la envoltura extendida observada por el telescopio Webb.

Estos resultados sugieren que las estrellas evolucionadas pueden seguir desempeñando un papel importante en el suministro de polvo a los centros galácticos, regiones que anteriormente se consideraban especialmente hostiles a estos procesos.

Las observaciones se obtuvieron en 2025 como parte del programa de Observaciones de Tiempo Garantizado de Caracterización en el Infrarrojo Medio de Centros de Galaxias Icónicos Cercanos (MICONIC) (n.º 1266 ) utilizando el instrumento MIRI del telescopio Webb.

Los resultados fueron publicados hoy en la revista Astronomy and Astrophysics

Cita
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El estudio Webb reveals dust and water surviving in the extreme environment around the Milky Way’s central black hole fue difundido hoy por la Agencia Espacial Europea

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