À seulement 0,17 parsec du trou noir central de la Voie lactée, soit environ 0,55 année-lumière, une vieille étoile reste entourée d’une immense enveloppe de poussière. James-Webb y a aussi repéré la signature de vapeur d’eau. Ces observations montrent que des matériaux fragiles peuvent subsister et se former dans cette région soumise à un rayonnement intense.
L’objet étudié, appelé IRS 3, n’est pas le trou noir lui-même. C’est une étoile vieillissante située près de Sagittarius A*, le trou noir supermassif au centre de notre galaxie. Arrivée à une phase avancée de sa vie, elle expulse progressivement une partie de sa matière dans l’espace.
Image infrarouge moyenne de l'environnement d'IRS 3. Une croix jaune marque le trou noir supermassif Sgr A*
Cette matière forme autour d’IRS 3 une enveloppe dont le rayon atteint environ 10 000 fois la distance entre la Terre et le Soleil. En s’éloignant de l’étoile, le gaz se refroidit et certains éléments se condensent en minuscules grains solides. Ce mécanisme participe à la fabrication de la poussière qui se retrouve ensuite entre les étoiles.
La proximité du centre galactique rend ce cas particulier. Des millions d’étoiles occupent cette région, où le rayonnement ultraviolet peut détruire ou modifier molécules et grains de poussière. Les astronomes voulaient donc savoir si IRS 3 parvenait réellement à produire de la poussière dans cet environnement.
James-Webb a observé IRS 3 en avril 2025 avec MIRI, son instrument consacré à l’infrarouge moyen. En séparant la lumière selon sa longueur d’onde, les scientifiques peuvent reconnaître des matériaux grâce aux marques qu’ils laissent dans le spectre. Ils ont ainsi étudié la lumière entre 4,9 et 27,9 micromètres.
Les données indiquent qu’IRS 3 est une étoile riche en oxygène, contrairement à une classification antérieure qui la décrivait comme riche en carbone. Les modèles reproduisent son enveloppe avec de l’alumine dans les régions les plus chaudes et des silicates plus loin. Ces silicates sont des minéraux contenant notamment du silicium et de l’oxygène, très répandus dans les poussières cosmiques.
Une autre marque apparaît autour de 6,1 à 6,25 micromètres. Les auteurs l’associent principalement à de la vapeur d’eau, après comparaison avec les signatures moléculaires connues. Ils estiment cette composante à une température d’environ 427 °C. Il s’agit de la première détection d’eau rapportée autour d’IRS 3.
Les modèles indiquent qu’IRS 3 fabrique elle-même ces poussières et molécules en perdant sa matière. Cela montre qu’une vieille étoile peut encore alimenter son environnement en grains solides très près du centre galactique.
Une question reste ouverte : pourquoi IRS 3 possède-t-elle une enveloppe aussi visible alors que les autres vieilles étoiles comparables semblent rares dans cette zone ? Les auteurs évoquent notamment l’action du milieu environnant et la possibilité d’interactions encore inconnues. De futures observations devront déterminer comment cette enveloppe évolue face aux conditions du voisinage de Sagittarius A*.