A estrela γ Cas, visível a olho nu na constelação de Cassiapeia, intriga os astrônomos há décadas. Ela produz raios X muito mais intensos e quentes do que os cientistas esperam de uma estrela massiva normal. Novas observações feitas pelo instrumento Resolve a bordo do 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 binário há muito previsto que nunca foi definitivamente identificado. As descobertas, lideradas por pesquisadores da Universidade de Liège, foram publicadas em Astronomia e astrofísica.
O que torna Gamma Cassiopeiae tão incomum
γ Cassiopeia foi a primeira estrela classificada como estrela do tipo Be, identificada 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, que pode ser detectado por características específicas do seu espectro óptico.
Em 1976, os cientistas perceberam que γ Cas emite raios X cerca de quarenta vezes mais fortes do que estrelas semelhantes. O plasma responsável atinge temperaturas acima de 100 milhões de graus e muda rapidamente. Nas duas décadas seguintes, observatórios espaciais descobriram cerca de vinte estrelas com comportamento semelhante, agora conhecidas como “análogos de γ 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 Yael Naze, astrónomo em Uliège. “Um deles envolvia a reconexão magnética local entre a superfície da estrela Be e o seu disco. Outros sugeriram que a emissão de raios X estava associada a um satélite, fosse ele uma estrela despojada das suas camadas exteriores, uma estrela de neutrões ou uma anã branca em acreção.”
Os investigadores já tinham descartado estrelas despojadas e estrelas de neutrões porque as observações não correspondiam às previsões teóricas. Isso deixou duas possibilidades: atividade magnética perto da estrela ou uma anã branca próxima puxando material. Até recentemente, não havia uma maneira clara de diferenciá-los.
Os dados XRISM rastreiam a fonte de raios X
Para resolver o mistério, a equipa conduziu uma série de observações com o Resolve, o microcalorímetro de alta precisão a bordo do XRISM que está a transformar a astrofísica de altas energias. Os dados foram coletados em dezembro de 2024, fevereiro de 2025 e junho de 2025 e abrangeram uma órbita completa de 203 dias do sistema.
“Os espectros mostraram que a assinatura do plasma de alta temperatura muda de velocidade entre as três observações, seguindo o movimento orbital da anã branca e não da estrela Be”, continua o investigador. “Esta mudança foi medida com elevada fiabilidade estatística. Na verdade, esta é a primeira evidência direta de que o plasma sobreaquecido responsável pela emissão de raios X está associado a um satélite compacto e não à própria estrela Be.”
Evidência da existência de uma anã branca magnética
As medições também esclarecem a natureza da anã branca. As características espectrais são de largura moderada (da ordem de 200 km/s), o que exclui uma anã branca não magnética. Neste caso, o material cairá para dentro através das regiões internas do disco em rápida rotação, criando sinais muito mais amplos. Em vez disso, os resultados apontam para uma anã branca magnética onde o disco é cortado e o campo magnético direciona o material que chega aos seus pólos (ver imagem).
Uma nova classe de estrelas duplas foi confirmada
Estas descobertas indicam que γ Cas e estrelas semelhantes pertencem a uma classe de sistemas binários Be + anãs brancas que foram previstas há muito tempo, mas nunca foram claramente observadas. Os investigadores da ULiège também descobriram duas características principais deste grupo. Inclui principalmente estrelas Be massivas e representa cerca de 10% delas. No entanto, os modelos teóricos esperavam uma população maior e presumiam uma ligação mais forte com estrelas Be de menor massa.
“Esta discrepância sugere uma revisão dos modelos de evolução binária, especialmente no que diz respeito à eficiência da transferência de massa entre os componentes – uma descoberta que é consistente com a de vários estudos independentes recentes. Portanto, resolver este mistério abre novos caminhos de investigação para os próximos anos! Compreender a evolução dos sistemas binários é crucial para compreender, por exemplo, as ondas gravitacionais, uma vez que estes são binários verdadeiramente massivos que os emitem no final das suas vidas,” concluiu Yael Naze.
