韦伯揭示了银河系中心黑洞附近存在的富氧尘埃和水

IRS 3 字段（NIRCam 和 MIRI 图像）。图片来源：欧洲航天局

（神秘的地球uux.cn）据欧洲航天局：利用NASA/ESA/CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜，一支国际天文学家团队发现尘埃和水可以在银河系中心超大质量黑洞附近形成并存活。观测显示，尽管人马座A*周围辐射环境强烈，进化后的恒星IRS 3仍持续用新形成的物质丰富周围环境。

IRS 3已进入生命末期，称为渐近巨枝阶段。处于这一生命阶段的恒星体积巨大、冷静且明亮，它们通过强大的恒星风向太空释放气体。这种被抛弃的恒星物质是宇宙尘埃最重要的来源之一，但尚不清楚一颗如此靠近超大质量黑洞的恒星是否能产生它。

通过用韦伯中红外仪器（MIRI）分析该恒星的红外光，研究团队识别出富含氧气尘埃的清晰特征，并首次探测到恒星周围包层中的水分。结果显示，即使在超大质量黑洞附近的恶劣条件下，像IRS 3这样的进化恒星仍能产生尘埃和其他对未来恒星和行星形成重要的物质。

德国科隆大学的首席作者弗洛里安·佩斯克说：“银河中心是最极端的环境之一，因此了解恒星是否能继续丰富其周围环境是一个重要问题。”“有了韦伯，我们可以直接观察恒星在这些条件下的行为，并看到尘埃生成依然异常顽强。”

该论文发表在《天文学与天体物理学》期刊上。

IRS 3是银河中心最明亮的中红外源之一，长期以来因其巨大的尘埃覆盖层而引人注目。此前的研究曾暗示这颗恒星可能富含碳，但新的观测结果却描绘出不同的画面。韦伯数据显示了与硅酸盐尘埃相关的两个强烈红外特征，该尘埃由硅和氧组成。这些特征将IRS 3识别为一颗富含氧气的进化恒星，正接近生命末期，向太空释放物质。

“这一发现之所以可能，是因为韦伯的红外仪器，”欧洲航天局的马卡雷纳·加西亚·马林说，他是该研究的合著者，也是MICONIC项目的首席研究员。“这是首次为这颗恒星收集到连续的中红外光谱，使我们能够探测硅酸盐尘埃的特征，揭示恒星的真实化学身份。”

通过结合韦伯对恒星光谱的观测与其发射光如何在周围包层不同模型中移动的模拟，团队得以重建恒星包层的结构。他们的结果显示，尘埃呈层状、层状分布，从恒星延伸约10,000天文单位，温度从靠近恒星的约1,200开尔文（1,700华氏度）降至外层区域的约100开氏（-280华氏度）。观测还揭示了IRS 3包层内有水的证据：这是该天体首次被明确探测到。

加西亚·马林说：“水的探测尤其令人兴奋，因为它表明分子材料可以在强烈辐射主导的环境中存活。”“这告诉我们，即使靠近超大质量黑洞，恒星也能继续向周围环境贡献物质。”

根据观测和恒星建模，研究人员估计IRS 3的质量约为太阳的六倍，约有7200万年历史。这颗恒星似乎正在经历剧烈的质量损失，将物质抛射到太空中，形成了韦伯所见的扩展包层。

这张图像展示了高度演化的恒星IRS 3的位置，它距离银河系中心超大质量黑洞人马座A*仅0.55光年。这些图像展示了利用地面和空间数据逐步更近的区域视角。一支国际天文学家团队发现，尘埃和水可以在离这个超大质量黑洞出乎意料地近的地方形成并存活。观测显示，尽管人马座A*周围辐射环境强烈，进化后的恒星IRS 3仍持续用新形成的物质丰富周围环境。图片来源：ESA/韦伯、NASA与CSA、NOIRLab/NSF/AURA/E. Slawik/M. Zamani、ESO/S. Guisard、NASA/JPL-加州理工/S. Stolovy（斯皮策科学中心/加州理工）、F. Peißker、J. Lu

这些结果表明，演化后的恒星可能继续在向银河系中心供应尘埃方面发挥重要作用——而这些区域此前被认为对这些过程尤为不利。

这些观测数据于2025年作为近邻标志性星系中心中红外特征分析（MICONIC）保证时间观测计划（#1266）的一部分，使用韦伯的MIRI仪器完成。

F. Peißker 等，《Sgr A*恶劣环境下的尘埃生成》，《天文学与天体物理》（2026年）。DOI：10.1051/0004-6361/202660243