Poussière et eau autour du trou noir central
Une découverte inattendue : de l'eau et de la poussière ont été détectées dans l'environnement immédiat du trou noir Sagittarius A* de notre galaxie. En fait, les conditions dans cette région de l'univers ne devraient pas permettre une telle chose.
À environ 26 000 années-lumière de nous, le centre galactique se trouve dans la constellation du Sagittaire, où se situe le trou noir supermassif Sagittarius A* (Sgr A*), qui regroupe 4,1 millions de masses solaires. Des conditions extrêmes règnent dans son environnement immédiat, ce qui explique pourquoi la découverte d'une équipe de recherche dirigée par Florian Peisker à l'Université de Cologne est surprenante : de la poussière et de la vapeur d'eau, libérées par l'étoile géante IRS 3, ont été détectées à seulement environ 0,55 année-lumière de Sgr A*. Cela montre que même dans l'environnement extrêmement riche en radiations d'un trou noir supermassif, les étoiles peuvent produire les éléments constitutifs des futures générations d'étoiles et de planètes.
L'étoile est une supergéante rouge, relativement froide et très lumineuse. Elle éjecte de grandes quantités de gaz et de poussière par un vent stellaire extrême, ce qui fait qu'IRS 3 cède une part significative de sa masse à l'espace environnant. Elle a environ six fois la masse de notre Soleil, est âgée d'environ 72 millions d'années et se trouve près de la fin de son existence en tant que membre de la branche asymptotique des géantes dans le diagramme de Hertzsprung-Russell.
Cette éjection stellaire des géantes rouges et des supergéantes est l'une des principales sources de poussière cosmique dans notre galaxie. Cependant, il n'était pas clair jusqu'à présent si une telle chose était possible dans l'environnement immédiat d'un trou noir supermassif. Pour ses travaux, l'équipe de Peisker a utilisé le télescope spatial James Webb (JWST) pour étudier en détail le centre galactique dans l'infrarouge. Grâce à l'instrument MIRI à bord du JWST, des signatures claires de poussière riche en oxygène et, pour la première fois, de molécules d'eau ont pu être détectées dans l'enveloppe d'IRS 3.
IRS 3 est l'une des sources de rayonnement les plus brillantes dans l'infrarouge moyen autour de Sgr A* et s'est fait remarquer très tôt par son énorme enveloppe de poussière. Des études antérieures suggéraient que l'étoile pourrait être particulièrement riche en carbone, mais les nouvelles données ne semblent pas le confirmer. Au lieu de cela, deux signaux distincts de poussière, apparemment riche en silicates, c'est-à-dire contenant de l'oxygène et du silicium, ont été trouvés. On peut en déduire qu'IRS 3 est une étoile riche en oxygène, très évoluée, qui a atteint la fin de sa vie. Les données permettent de déduire la structure autour d'IRS 3 jusqu'à une distance de 10 000 unités astronomiques, ce qui correspond à 10 000 fois la distance de la Terre au Soleil. La région est stratifiée. À l'intérieur des couches, la température diminue de 900 degrés Celsius près de l'étoile à -170 degrés Celsius dans les zones extérieures. De la vapeur d'eau a également été détectée dans ces couches.
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