As estrelas gama Cas a olho nu, na constelação de Cassiopeia, intrigam os astrônomos há décadas. Os raios X que produz são mais intensos e mais quentes do que os cientistas esperam de estrelas massivas típicas. Novas observações usando o instrumento Resolve no telescópio espacial XRISM do Japão ligam agora estas emissões a uma anã branca que orbita a estrela. A descoberta também confirma um tipo de sistema estelar binário há muito previsto que nunca foi claramente identificado. As descobertas, lideradas por pesquisadores da Universidade de Liège, são publicadas em Astronomia e Astrofísica.
O que torna Gamma Cassiopeia tão incomum
Gamma Cassiopeia foi a primeira estrela classificada como estrela do tipo Be, descoberta em 1866 pelo astrônomo italiano Angelo Secchi. Estas estrelas massivas giram rapidamente e ejetam regularmente material para o espaço. Este material forma um disco ao redor da estrela e pode ser detectado através de características específicas em seu espectro.
Em 1976, os cientistas perceberam que a gama Cas emitia raios X cerca de quarenta vezes mais poderosos do que estrelas semelhantes. A temperatura do plasma atinge mais de 100 milhões de graus e muda rapidamente. Nas duas décadas seguintes, observatórios espaciais descobriram cerca de duas dúzias de estrelas com comportamento semelhante, agora conhecidas como “análogas gama Cas”. Os astrónomos da Universidade de Liège foram fundamentais na identificação de mais de metade destes objetos.
Teorias concorrentes de emissão de raios X
“Vários cenários foram propostos para explicar esta emissão”, explica Yaël Nazé, astrónomo da Universidade de Liège. “Um envolve a reconexão magnética local entre a superfície da estrela Be e o seu disco. Outros sugerem que os raios X estão associados a uma estrela companheira, seja uma estrela que se desfez das suas camadas exteriores, uma estrela de neutrões ou uma anã branca em acreção.”
Os pesquisadores descartaram a possibilidade de estrelas destruidoras e estrelas de nêutrons porque as observações não correspondem às previsões teóricas. Isso deixa duas possibilidades: atividade magnética perto da estrela ou uma anã branca próxima atraindo material. Até recentemente, não havia uma maneira clara de diferenciá-los.
Dados XRISM rastreiam fontes de raios X
Para desvendar este mistério, a equipe conduziu uma série de observações usando o Resolve, um microcalorímetro de alta precisão no XRISM que está transformando a astrofísica de altas energias. Os dados foram coletados em dezembro de 2024, fevereiro de 2025 e junho de 2025, cobrindo toda a órbita de 203 dias do sistema.
“Os espectros mostram que uma assinatura de plasma de alta temperatura mudou a velocidade entre as três observações, seguindo a órbita da anã branca em vez da estrela Be”, continuaram os investigadores. “Esta mudança foi medida com elevada fiabilidade estatística. Na verdade, esta é a primeira evidência direta de que o plasma ultraquente que produz raios X está associado a uma estrela companheira densa e não à própria estrela Be.”
Evidência de anãs brancas magnéticas
Estas medições também fornecem informações sobre as propriedades das anãs brancas. A assinatura espectral tem uma largura moderada (cerca de 200 km/s), o que exclui anãs brancas não magnéticas. Neste caso, o material cai para dentro através da região interna do disco em rotação rápida, produzindo um sinal mais amplo. Em vez disso, os resultados mostram que se trata de uma anã branca magnética, na qual o disco é cortado e o campo magnético direciona o material que chega para os seus pólos (ver imagem).
Nova classe de estrelas binárias identificada
Estas descobertas sugerem que γ Cas e estrelas semelhantes pertencem a uma classe de sistemas binários de anãs brancas Be+ que foram previstos há muito tempo, mas nunca foram claramente observados. Pesquisadores da Universidade de Liège também descobriram duas características principais deste grupo. Envolve principalmente estrelas Be massivas, representando cerca de 10% delas. No entanto, os modelos teóricos prevêem uma população muito maior e sugerem uma ligação mais forte com estrelas Be de baixa massa.
“Esta diferença sugere uma modificação do modelo de evolução das estrelas binárias, especialmente em termos da eficiência da transferência de massa entre os componentes, uma conclusão consistente com as conclusões de vários estudos independentes recentes. Resolver este mistério abre, portanto, novos caminhos de investigação nos próximos anos! Compreender a evolução dos sistemas estelares binários é crucial para a compreensão de questões como as ondas gravitacionais, uma vez que são de facto as estrelas binárias massivas que emitem ondas gravitacionais no final das suas vidas,” Yaël Nazéés.
