How can water survive next to a supermassive black hole?

The key is IRS 3's envelope. The star's dense outer atmosphere provides a local cocoon that shields molecules from Sagittarius A*'s radiation. Water forms where the gas is cool and dense, protected by surrounding material from the most energetic photons.

What is 0.55 light-years from Sagittarius A* in practical terms?

About 35,000 times the Earth-Sun distance. This places IRS 3 closer to Sagittarius A* than Proxima Centauri is to our Sun (4.2 light-years). IRS 3 orbits roughly eight times closer to its black hole than our nearest stellar neighbor is to us.

What is the superwind phase of a dying star?

The superwind phase is the final burst of mass-loss in an AGB star's life, when it ejects material hundreds or thousands of times faster than earlier stages. After it ends, the star has shed most outer layers and the remnant collapses into a white dwarf.

Could water exist near other galactic black holes?

The finding makes it plausible. An evolved star shielding its own molecular envelope against surrounding radiation is not a mechanism unique to the Milky Way. Whether similar chemistry operates near other supermassive black holes is now a testable question for JWST.

JWST detecta agua a las puertas de Sagitario A* — los núcleos galácticos también hacen química

La estrella IRS 3 no debería estar generando agua. Orbita a 0,55 años luz de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea — una zona tan saturada de radiación ultravioleta y de rayos X que se espera que la mayoría de las moléculas sean destruidas antes de formarse por completo. Sin embargo, los datos del instrumento MIRI del telescopio espacial James Webb muestran que IRS 3 está rodeada por una envoltura densa que contiene tanto vapor de agua como polvo de silicato rico en oxígeno, exactamente el tipo de material molecular que producen las estrellas moribundas lejos de tales fuentes de radiación.

Florian Peißker, de la Universidad de Colonia, lideró la detección, que derriba una suposición largamente mantenida: que el entorno extremo que rodea inmediatamente a los agujeros negros supermasivos actúa como una zona libre de química, demasiado violento para permitir los procesos moleculares que pueblan vecindarios estelares más tranquilos. IRS 3 demuestra que el proceso ocurre de todas formas. Cuántas otras estrellas evolucionadas cerca de los centros galácticos están haciendo silenciosamente lo mismo es una pregunta que el estudio completo MICONIC está ahora en condiciones de responder.

Cómo el JWST leyó la química dentro de la zona más extrema de la Vía Láctea

El equipo de Peißker utilizó el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) del JWST para observar el pársec más interno que rodea a Sagitario A*. Las longitudes de onda del infrarrojo medio revelan lo que los telescopios ópticos no pueden: el resplandor térmico del polvo y las características de absorción molecular de compuestos como el agua. Instrumentos anteriores carecían de la resolución para separar IRS 3 de sus vecinos o de la sensibilidad de MIRI en las longitudes de onda relevantes.

Los datos mostraron dos firmas espectrales distintas dentro de la envoltura polvorienta de IRS 3: la huella del polvo de silicato rico en oxígeno (un compuesto de silicio y oxígeno) y la inconfundible característica de absorción del vapor de agua. No son detecciones marginales. El equipo ejecutó múltiples modelos de la estructura de la envoltura estelar, comparando diferentes perfiles de temperatura, composiciones de polvo y configuraciones geométricas, y las firmas persistieron en todos ellos. El trabajo se realizó en el marco de MICONIC, un programa del JWST diseñado específicamente para cartografiar el centro galáctico en longitudes de onda del infrarrojo medio.

Una masa terrestre de material enriquecido expulsada cada 18 días

IRS 3 es una estrella de la rama asintótica gigante (AGB) rica en oxígeno — una clase de gigantes rojas evolucionadas en los capítulos finales de su vida. Las estrellas en esta etapa han agotado el combustible de helio en sus núcleos y están desprendiendo sus capas externas en vientos estelares cada vez más intensos. IRS 3 se encuentra actualmente en lo que los astrónomos llaman la fase de superviento: el período de pérdida de masa máxima inmediatamente antes de que la estrella expulse por completo su capa externa y colapse en una enana blanca.

La tasa de pérdida de masa es extraordinaria incluso para los estándares de las AGB: la estrella expulsa el equivalente a una masa terrestre de material cada 18 días. Con una velocidad de viento estelar de 15 kilómetros por segundo, este material se ha acumulado formando una envoltura polvorienta que se extiende aproximadamente 10.000 unidades astronómicas desde la estrella — unas 250 veces la distancia de la Tierra a Neptuno. La región más interna de esta envoltura se sitúa en torno a los 1.200 Kelvin, lo suficientemente fría para que se condensen granos de silicato; los bordes exteriores se enfrían hasta unos 100 Kelvin. En ambos extremos, el material ha sobrevivido a pesar del campo de radiación mantenido por Sagitario A* y el denso cúmulo de estrellas jóvenes y calientes cercanas.

La estrella en sí tiene aproximadamente 6 veces la masa del Sol y brilla con unas 60.000 veces la luminosidad solar. Tiene 72 millones de años — una vida corta, coherente con una estrella masiva que quemó su combustible rápidamente.

Qué cambia esto sobre la química del centro galáctico

Durante décadas, los centros galácticos han sido tratados como regiones químicamente atrofiadas. El argumento era directo: la intensa radiación del agujero negro central y su actividad circundante disocia las moléculas más rápido de lo que pueden formarse. Los estudios sobre la formación de polvo en estrellas AGB situaban sistemáticamente estos objetos en vecindarios tranquilos, lejos de los núcleos galácticos.

La observación de MICONIC sugiere que esa imagen estaba incompleta. Incluso a una fracción de año luz de uno de los puntos más activos de la Vía Láctea, una estrella en su etapa final de vida sigue realizando el trabajo químico que las estrellas AGB hacen en todas partes: condensar polvo de silicato, incorporar oxígeno en enlaces moleculares, construir agua en su atmósfera exterior. Si IRS 3 es representativa de las estrellas evolucionadas que orbitan cerca de los centros galácticos — no una excepción única sino un miembro de una población — los núcleos galácticos podrían estar recibiendo un aporte constante de moléculas complejas procedentes de la población estelar evolucionada que gira en su interior.

Las implicaciones van más allá de la Vía Láctea. Los agujeros negros supermasivos se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias grandes, muchas rodeadas de densas poblaciones estelares. El JWST ya es capaz de sondear esos entornos en longitudes de onda del infrarrojo medio. Si la química de tipo IRS 3 opera cerca de los agujeros negros de otras galaxias es una pregunta que el telescopio está directamente preparado para responder.

Lo que el estudio deja sin resolver

La detección dentro de la envoltura de IRS 3 es sólida, pero determinar qué ocurre con el material una vez que abandona la estrella es más difícil. El denso viento estelar puede proporcionar un blindaje local que mantiene intactas las moléculas cerca de la estrella, mientras que la radiación circundante las destruye a una distancia adicional pequeña. Si el polvo y el agua de IRS 3 se mezclan con el entorno más amplio del centro galáctico — o son fotodisociados rápidamente más allá del capullo estelar — requiere monitorizar el destino del material expulsado a lo largo del tiempo.

Los modelos utilizados para interpretar las firmas infrarrojas conllevan incertidumbres inherentes. Las estrellas AGB en el centro galáctico existen en un entorno de radiación diferente a todo lo modelado para poblaciones estelares en el vecindario solar. Los modelos de mejor ajuste del equipo coinciden bien con las observaciones, pero la distribución real del tamaño de los granos de polvo y la estructura tridimensional de la envoltura siguen limitadas a rangos, no fijadas en valores únicos.

IRS 3 es también una sola estrella. Que el resultado se generalice depende de la finalización del estudio completo MICONIC.

Preguntas sobre la formación de agua cerca de un agujero negro

¿Cómo puede sobrevivir el agua junto a un agujero negro supermasivo? La clave está en la envoltura de IRS 3. La densa atmósfera exterior de la estrella proporciona un capullo local lo suficientemente denso como para proteger las regiones más internas de la radiación de Sagitario A*. Las moléculas se forman donde el gas es frío y denso, protegidas por el material circundante de la exposición directa a los fotones más energéticos. Si ese escudo se mantiene más allá del entorno estelar inmediato sigue siendo una cuestión abierta.

¿Qué son 0,55 años luz en términos prácticos? Unas 35.000 veces la distancia Tierra-Sol — enorme en cualquier marco humano, pero una pequeña fracción de año luz sitúa a IRS 3 más cerca de Sagitario A* que la estrella más cercana a nuestro propio Sol. Próxima Centauri está a 4,2 años luz de nosotros; IRS 3 orbita a una distancia aproximadamente ocho veces menor que esa del objeto más masivo de la Vía Láctea.

¿Qué es la fase de superviento? Las estrellas AGB experimentan una pérdida de masa creciente a medida que envejecen. La fase de superviento es el estallido final de este proceso — cuando la estrella expulsa material a una tasa cientos o miles de veces mayor que en etapas anteriores de su vida. Una vez que el superviento termina, la estrella ha desprendido la mayor parte de sus capas externas y el remanente colapsa en una enana blanca compacta.

¿Significa esto que podría existir agua cerca de otros agujeros negros galácticos? El hallazgo lo hace plausible. El mecanismo — una estrella evolucionada protegiendo su propia envoltura molecular contra la radiación circundante — no es exclusivo de la Vía Láctea. Si una química similar opera cerca de otros agujeros negros supermasivos galácticos es ahora una cuestión comprobable, y las capacidades de infrarrojo medio del JWST lo convierten en el instrumento mejor situado para probarlo.

Peißker y sus colegas publicaron sus hallazgos en Astronomy & Astrophysics en agosto de 2026. El estudio MICONIC continuará cartografiando el centro galáctico durante los próximos meses, apuntando a otras estrellas evolucionadas y fuentes en el pársec interno. Si la química de IRS 3 representa un caso aislado o el primer ejemplo confirmado de un proceso más amplio que opera dentro de los núcleos galácticos es la pregunta que el estudio está diseñado para responder.

Referencia: Peißker et al., «Dust production in the harsh environment of Sgr A* — MIRI/JWST observation of the O-rich asymptotic giant branch star IRS 3», Astronomy & Astrophysics, 2026. DOI: 10.1051/0004-6361/202660243

Etiquetas: JWST, astronomy, black holes, Sagittarius A*, galactic center, IRS 3