Astronomi au rezolvat în sfârșit misterul razelor X extreme emise de Gamma Cassiopeiae, identificând o pitică albă ascunsă ca fiind sursa acestora.
Steaua γ Cas, vizibilă cu ochiul liber în constelația Cassiopeia, a nedumerit oamenii de știință timp de zeci de ani. Aceasta produce raze X mult mai intense și mai fierbinți decât se așteaptă de la o stea masivă tipică. Observații recente, folosind instrumentul Resolve de la bordul telescopului spațial japonez XRISM, leagă acum aceste emisii de o pitică albă care orbitează steaua. Această descoperire confirmă, de asemenea, un tip de sistem binar prezis de mult timp, dar niciodată identificat clar. Rezultatele, conduse de cercetători de la Universitatea din Liège, au fost publicate în Astronomy & Astrophysics.
Ce face ca Gamma Cassiopeiae să fie atât de neobișnuită?
γ Cassiopeiae a fost prima stea clasificată drept stea de tip Be, identificată în 1866 de astronomul italian Angelo Secchi. Aceste stele masive se rotesc rapid și ejectează în mod regulat material în spațiu. Acel material formează un disc în jurul stelei, care poate fi detectat prin trăsături specifice în spectrul său optic.
În 1976, oamenii de știință au realizat că γ Cas emite raze X de aproximativ patruzeci de ori mai puternice decât stelele similare. Plasma responsabilă atinge temperaturi de peste 100 de milioane de grade și se schimbă rapid. În următoarele două decenii, observatoarele spațiale au găsit aproximativ douăzeci de stele cu comportament similar, cunoscute acum sub numele de „analogi γ Cas”. Astronomii de la Universitatea din Liège au jucat un rol major în identificarea a peste jumătate dintre aceste obiecte.
Teorii concurente pentru emisia de raze X
"Au fost propuse mai multe scenarii pentru a explica această emisie", explică Yaël Nazé, astronom la ULiège. "Unul dintre ele implica reconectarea magnetică locală între suprafața stelei Be și discul său. Alții au sugerat că razele X sunt legate de o stea companion, fie o stea lipsită de straturile sale exterioare, o stea neutronică sau o pitică albă în acreție."
Cercetătorii au exclus deja stelele lipsite de straturi și stelele neutronice, deoarece observațiile nu se potriveau cu predicțiile teoretice. Aceasta a lăsat două posibilități: activitatea magnetică în apropierea stelei sau o pitică albă din apropiere care atrage material. Până de curând, nu exista o modalitate clară de a distinge între ele.
Datele XRISM urmăresc sursa razelor X
Pentru a rezolva misterul, echipa a efectuat o serie de observații folosind Resolve, un microcalorimetru de înaltă precizie de la bordul XRISM, care transformă astrofizica de înaltă energie. Datele au fost colectate în decembrie 2024, februarie 2025 și iunie 2025, acoperind întreaga orbită de 203 zile a sistemului.
"Spectrele au dezvăluit că semnăturile plasmei de înaltă temperatură își schimbă viteza între cele trei observații, urmând mișcarea orbitală a piticei albe mai degrabă decât cea a stelei Be", continuă cercetătorul. "Această schimbare a fost măsurată cu o fiabilitate statistică ridicată. De fapt, este prima dovadă directă că plasma ultra-fierbinte responsabilă pentru razele X este asociată cu companionul compact și nu cu steaua Be în sine."
Dovezi pentru o pitică albă magnetică
Măsurătorile oferă, de asemenea, informații despre natura piticei albe. Trăsăturile spectrale au o lățime moderată (de ordinul a 200 km/s), ceea ce exclude o pitică albă non-magnetică. În acest scenariu, materialul ar cădea spre interior prin regiunile interioare cu rotație rapidă ale discului, producând semnale mult mai largi. În schimb, rezultatele indică o pitică albă magnetică, unde discul este întrerupt, iar câmpul magnetic direcționează materialul de intrare către polii săi (vezi figura).
O nouă clasă de stele binare confirmată
Aceste descoperiri arată că γ Cas și stelele similare aparțin unei clase de sisteme binare Be + pitică albă, care au fost prezise de mult timp, dar nu au fost observate niciodată clar. Cercetătorii de la ULiège au identificat, de asemenea, două trăsături cheie ale acestui grup. Acesta implică în principal stele Be masive și reprezintă aproximativ 10% dintre ele. Cu toate acestea, modelele teoretice se așteptau la o populație mai mare și au sugerat o conexiune mai puternică cu stelele Be cu masă mai mică.
"Această discrepanță sugerează o revizuire a modelelor de evoluție binară, în special în ceea ce privește eficiența transferului de masă între componente - o concluzie care se aliniază cu cea a mai multor studii independente recente. Rezolvarea acestui mister deschide, prin urmare, noi căi de cercetare pentru anii următori! Înțelegerea evoluției sistemelor binare este crucială pentru a înțelege, de exemplu, undele gravitaționale, deoarece tocmai binarele masive le emit la sfârșitul vieții lor", a concluzionat Yaël Nazé.