El telescopio James Webb detecta agua y polvo en una estrella gigante cerca del agujero negro de la Vía Láctea

El centro de la Vía Láctea alberga condiciones extremas donde la radiación intensa y el dominio gravitacional del agujero negro supermasivo Sagitario A* parecen poner en jaque la supervivencia de cualquier forma de materia compleja. A pesar de este entorno hostil, estrellas gigantes envejecidas logran expulsar materiales esenciales como polvo y moléculas, que más tarde alimentan la formación de nuevas generaciones estelares y planetarias.

Un equipo internacional, liderado por científicos de la Universidad de Colonia, utilizó el telescopio espacial James Webb para observar a IRS 3, una de las estrellas más brillantes y cercanas al núcleo galáctico. El análisis, publicado en Astronomy & Astrophysics, revela que el astro genera y libera polvo rico en oxígeno y agua en pleno corazón de la galaxia, lo que desafía las ideas sobre los límites de la química y la evolución estelar bajo la influencia de un agujero negro.

El entorno de IRS 3: polvo y agua en el corazón galáctico

Una estrella AGB (Rama Asintótica Gigante) es una estrella en una de las últimas etapas de su vida, cuando ya agotó el combustible de su núcleo y comienza a expandirse y enfriarse. En esta fase, la estrella se vuelve muy grande, brillante y pierde material en forma de polvo y gas, formando una envoltura a su alrededor. IRS 3 es un ejemplo de estrella AGB situada cerca del centro de la Vía Láctea.

Las observaciones con el JWST muestran que la envoltura que rodea a IRS 3 contiene grandes cantidades de polvo de silicatos, un tipo de material formado por oxígeno y silicio. Esto se observa a través de dos señales marcadas en el espectro de la luz, que son “huellas” que dejan ciertos materiales cuando absorben parte de la luz emitida por la estrella.

El análisis detallado de la luz también permitió, por primera vez, detectar agua (H₂O) en la nube de material que rodea a IRS 3. Esto indica que incluso en un ambiente tan agresivo como el centro de la galaxia, ciertas moléculas logran sobrevivir. Según Macarena García Marín, investigadora de la ESA y coautora del estudio, la presencia de agua en IRS 3 prueba que el material molecular puede resistir cerca de un agujero negro supermasivo.

La envoltura de IRS 3 se extiende hasta unos 10.000 millones de kilómetros (equivalente a 10.000 unidades astronómicas) y presenta una caída de temperatura desde 1.200 Kelvin (930 °C) cerca de la estrella hasta cerca de 100 Kelvin (-170 °C) en las zonas más externas.

Los modelos muestran que esta nube de polvo y gas se organiza en varias capas concéntricas, formadas por la expulsión de material en sucesivas etapas. Los cálculos del equipo indican que IRS 3 tiene una masa unas seis veces mayor que la del Sol y una edad aproximada de 72 millones de años.

Cómo se obtuvieron y analizaron los datos

Las observaciones de IRS 3 se realizaron en 2025 usando el instrumento MIRI del telescopio espacial James Webb, dentro de un programa internacional que estudia el centro de galaxias cercanas. El equipo utilizó un espectroscopio capaz de analizar la luz en una franja amplia de longitudes de onda, entre 4,9 y 27,9 micrones, lo que abarca toda la nube de polvo y gas que rodea a la estrella.

Para obtener resultados fiables, los investigadores corrigieron el efecto del polvo que hay entre la Tierra y el centro galáctico, que tiende a “ensuciar” la señal. Aplicaron una fórmula específica que permite distinguir qué parte del polvo es propio de IRS 3 y cuál corresponde al entorno general del centro de la galaxia. Luego, usaron un programa de simulación llamado Hyperion, que permite modelar cómo la luz de la estrella interactúa con las partículas de polvo en distintas capas de la envoltura.

El equipo probó más de cien variantes para encontrar la combinación que mejor reprodujera los datos observados, y determinó que la envoltura está formada por una mezcla de alúmina (óxido de aluminio) y silicatos amorfos. La presencia de agua se confirmó al comparar la señal obtenida con bases de datos que contienen las características de absorción de diferentes moléculas.

El impacto de IRS 3 en el ciclo de materia del centro galáctico

Los resultados de este trabajo tienen implicancias directas para la comprensión de la evolución de las galaxias. La capacidad de IRS 3 para producir y expulsar polvo y agua demuestra que incluso en los entornos más hostiles, las estrellas evolucionadas pueden enriquecer el medio interestelar. El polvo liberado por IRS 3 alimenta el reservorio de materia disponible para la formación de nuevas estrellas y planetas, un proceso fundamental en la vida de las galaxias.

La persistencia del polvo y el agua cerca de Sagitario A* sugiere que las estrellas AGB pueden desempeñar un papel más importante del que se suponía en el suministro de material al centro galáctico. Según el equipo, la existencia de una envoltura de polvo tan amplia y compleja en IRS 3 explica, al menos en parte, la ausencia de otras gigantes rojas detectables en la región, ya que solo aquellas con suficiente pérdida de masa logran sobrevivir a la acción destructiva del agujero negro central.

El avance logrado gracias al JWST y la modelización detallada abre nuevas perspectivas para el estudio de la química y la dinámica de las estrellas evolucionadas en ambientes extremos, y pone de relieve la resiliencia de los procesos de formación de polvo, incluso en el corazón de nuestra galaxia.