תצפיות במכשיר MIRI הראו כי IRS 3 הוא כוכב ענק מזדקן ועשיר בחמצן, המוקף בשכבות של אבק וגז. לפי מודל החוקרים, הוא מאבד מסה השווה למסת כדור הארץ בערך מדי 18 ימים
תצפיות של טלסקופ החלל ג׳יימס ווב חשפו סימנים ברורים למולקולות מים בתוך מעטפת האבק והגז של IRS 3. זהו כוכב מזדקן הנמצא בקרבת מרכז שביל החלב.
IRS 3 משיל כמויות גדולות של חומר. החומר יוצר סביבו מעטפת רב־שכבתית עצומה, שרדיוסה מגיע לכ־10,000 יחידות אסטרונומיות. יחידה אסטרונומית אחת היא המרחק הממוצע בין כדור הארץ לשמש.
הגילוי מראה כי מולקולות ואבק יכולים לשרוד גם בסביבה הקיצונית המקיפה את קשת A* — החור השחור העל־מסיבי שבמרכז הגלקסיה. עם זאת, גילוי מים אינו מעיד על חיים או על סביבה הראויה לחיים.
קרוב לחור השחור — לפחות כפי שנראה מכדור הארץ
IRS 3 נמצא במרחק מוקרן של כ־0.17 פרסק, או כ־0.55 שנות אור, מקשת A*. המונח „מרחק מוקרן” חשוב: התצפיות מודדות את ההפרדה בין שני העצמים על פני השמים, אך אינן קובעות במדויק את המרחק ביניהם לאורך קו הראייה.
בקנה מידה גלקטי זו סביבה קרובה מאוד לחור השחור. מסתו של קשת A* גדולה בערך פי ארבעה מיליון ממסת השמש. סביבו מצטופפים כוכבים, גז ואבק, והוא מוקף בשדה קרינה ובתנאים דינמיים קיצוניים.
תצפיות קודמות כבר הראו כי עצמים מאובקים מסוגלים לשרוד בקרבת קשת A*. המחקר החדש מוסיף לתמונה כוכב מפותח, שממשיך להזרים אבק ומולקולות לסביבתו.
ווב בחן את טביעת האצבע של האבק והמים
החוקרים צפו ב־IRS 3 ב־21 באפריל 2025. הם השתמשו בספקטרומטר ברזולוציה בינונית של MIRI, מכשיר האינפרה־אדום הבינוני של ווב. טווח המדידה השתרע מאורך גל של 4.9 ועד 27.9 מיקרון.
הספקטרום חשף שתי תכונות בליעה בולטות באורכי גל של 9.7 ו־18.5 מיקרון. החוקרים מייחסים אותן לאופני תנודה שונים של סיליקטים אמורפיים.
בין 6 ל־6.25 מיקרון זיהה הצוות גם חתימות ספקטרליות המתאימות למים. החוקרים מציינים כי ייתכן שהמים נמצאים באחת השכבות הפנימיות של המעטפת, במרחק של כ־900 יחידות אסטרונומיות מהכוכב. מיקומם המדויק עדיין אינו מוכח.
השימוש ב־MIRI מאפשר לזהות אבק קריר ותכונות כימיות שקשה לראות באור הנראה. אותו מכשיר חשף בעבר גם מבני אבק בלתי צפויים במערכת בטא פיקטוריס.
לא כוכב עשיר בפחמן
מחקרים קודמים הציעו כי IRS 3 הוא כוכב AGB עשיר בפחמן. כוכבי AGB הם כוכבים מפותחים מאוד, הנמצאים בשלב מאוחר של חייהם ומשילים את שכבותיהם החיצוניות.
הספקטרום החדש משנה את הסיווג. היחס בין חתימות הסיליקטים מתאים טוב יותר לכימיה עשירה בחמצן. המודל המועדף מתאר כוכב שמסתו הנוכחית קרובה לשש מסות שמש, גילו כ־72 מיליון שנה וטמפרטורת פניו כ־2,800 קלווין.
החוקרים מעריכים שעוצמת ההארה שלו גדולה בערך פי 60 אלף מזו של השמש. הוא קר יחסית בפניו, אך בהיר מאוד בשל ממדיו הגדולים.
מסת כדור הארץ מדי 18 ימים — לפי מודל
החוקרים הסיקו ש־IRS 3 נמצא בשלב של אובדן מסה מהיר המכונה „רוח־על”. בתקופה זו כוכב מפותח פולט כמויות גדולות של גז ואבק במשך מאות או אלפי שנים.
קצב אובדן המסה לא נמדד באמצעות שקילת החומר הנפלט. החוקרים חישבו אותו ממודל של מעטפת האבק וממבנה הלם החרטום שסביב הכוכב. החישוב מניח, בין השאר, מהירות רוח של כ־15 קילומטרים בשנייה.
התוצאה היא קצב של כשש מאיות־אלפית ממסת השמש בשנה. זה שווה בקירוב למסת כדור הארץ מדי 18 ימים.
המודל כולל כמה שכבות אבק. זמני ההתפשטות המשוערים שלהן נעים מכ־300 ועד כ־3,200 שנה. המבנה עשוי לנבוע משינויים בקצב פליטת החומר, מכוכב מלווה שטרם זוהה או מהשפעה של קשת A*. בשלב זה אין הכרעה בין האפשרויות.
גם כוכבים אחרים עשויים להזרים חומר לאזור. מחקר קודם העלה, למשל, כי מערכת הכוכבים IRS 16SW עשויה לספק ענני גז לקשת A*.
כיצד המים מצליחים לשרוד?
הסביבה הקרובה למרכז הגלקסיה חשופה לקרינה ולתהליכים שעלולים לפרק מולקולות. למרות זאת, מעטפת צפופה של גז ואבק יכולה לספק מיגון חלקי.
לכן אין להסיק שהמים חשופים ישירות לקרינה החזקה ביותר באזור. ייתכן שהם שורדים בתוך שכבות צפופות ומוגנות יחסית במעטפת של IRS 3.
המשמעות הרחבה היא שכוכבים מזדקנים יכולים להמשיך להעשיר את התווך הבין־כוכבי באבק ובמולקולות גם בקרבת מרכז גלקטי פעיל. חומר כזה עשוי להשתלב בעתיד בענני גז, בכוכבים ובמערכות פלנטריות חדשות.
התצפית אינה מצביעה על קיום חיים. מים הם מולקולה חשובה בכימיה הקוסמית, אך עצם נוכחותם אינה מעידה על תנאים ביולוגיים.
המבט הבא: הטלסקופ הגדול במיוחד
החוקרים מקווים להמשיך ולחקור את המעטפת באמצעות METIS. זהו מכשיר אינפרה־אדום שנבנה עבור הטלסקופ הגדול במיוחד של המצפה האירופי הדרומי במדבר אטקמה בצ׳ילה.
הרזולוציה הגבוהה שלו עשויה לסייע במיפוי שכבות האבק ובהבחנה בין חומר שנפלט לאחרונה לבין חומר ותיק יותר. כך יהיה אפשר לבחון אם מבנה המעטפת נובע משינויים בכוכב עצמו, מבן־לוויה או מהשפעת סביבת החור השחור.
התוצאות מצטרפות לתמונה מפורטת יותר של האזור הצפוף בלב הגלקסיה. לאחרונה מיפה אוקלידס עשרות מיליוני כוכבים במרכז שביל החלב, ואילו טלסקופ אופק האירועים חשף את סביבת קשת A* בקנה מידה קטן בהרבה.
שאלות ותשובות
מהו IRS 3?
IRS 3 הוא כוכב מפותח מסוג AGB בקרבת מרכז שביל החלב. הוא מוקף במעטפת גדולה של אבק וגז שנוצרה מחומר שפלט במהלך התפתחותו.
האם IRS 3 מקיף את החור השחור?
המחקר מתאר את מרחקו המוקרן מקשת A*. מכאן בלבד אי אפשר לקבוע את מלוא המרחק התלת־ממדי או להסיק שהוא מקיף את החור השחור במסלול קרוב.
כיצד חושב קצב אובדן המסה?
החוקרים שילבו תצפיות ספקטרוסקופיות עם מודלים של מעטפת האבק ושל הלם החרטום. התוצאה תלויה בהנחות, ובהן מהירות רוח של כ־15 קילומטרים בשנייה.
האם גילוי המים מעיד על חיים?
לא. התצפית מעידה שמולקולות מים יכולות לשרוד במעטפת המוגנת של הכוכב. היא אינה מעידה על חיים או על סביבה הראויה לחיים.
למאמר המדעי: המאמר ב־Astronomy & Astrophysics וב־arXiv, כתבת המקור ב־SciTechDaily
עוד בנושא באתר הידען
- ראיות ראשונות לזרם כוכבים מצביר כדורי מחוץ לשביל החלב
- הכוכב שמגיע ל־8% ממהירות האור בהקפת החור השחור שבמרכז שביל החלב
- החור השחור במרכז שביל החלב אינו קורע כל דבר לגזרים
- האם הזוהר המסתורי במרכז שביל החלב נובע בכל זאת מחומר אפל?
- שביל החלב נבנתה מחדש בהתנגשות קדומה וכבר נכנסת לריקוד גלקטי חדש עם הענן המגלני הגדול
