γ Cas, uma estrela visível a olho nu na constelação de Cassiopeia, tem intrigado os astrônomos há décadas. Ela produz raios X muito mais intensos e quentes do que os cientistas esperariam de uma estrela massiva típica. Novas observações usando o instrumento Resolve no telescópio espacial XRISM do Japão ligaram 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 claramente identificado. As descobertas foram publicadas por pesquisadores liderados pela Universidade de Liège Astronomia e Astrofísica.
O que torna Gamma Cassiopeia incomum?
γ Cassiopeiae foi a primeira estrela classificada como estrela do tipo B, identificada em 1866 pelo astrônomo italiano Angelo Cecchi. 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 certas características do seu espectro óptico.
Em 1976, os cientistas perceberam que γ Cas emite raios X cerca de quarenta vezes mais poderosos 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 comportamento semelhante em cerca de vinte estrelas, agora conhecidas como ‘análogos de γ Cas’. Os astrónomos da Universidade de Liège desempenharam um papel importante na identificação de mais de metade destes objetos.
Teorias concorrentes para emissão de raios X
“Vários cenários foram propostos para explicar esta emissão”, explicou Eyal Naje, astrônomo de Uliez. “Eles envolveram uma reconexão magnética local entre uma estrela B e a superfície do seu disco. Outros sugeriram que os raios X estavam ligados a uma companheira, fosse uma estrela despojada das suas camadas exteriores, uma estrela de neutrões ou uma anã branca extensa.”
Os pesquisadores já haviam descartado estrelas saqueadoras e estrelas de nêutrons porque as observações não correspondiam às previsões teóricas. Isto deixa duas possibilidades: atividade magnética perto da estrela ou uma anã branca próxima puxando o objeto. Até recentemente, não havia uma forma clara de distinguir entre eles.
Os dados do XRISM rastreiam a fonte dos raios X
Para resolver o mistério, a equipe fez uma série de observações usando um resolvedor de microcalorímetro de alta precisão a bordo do XRISM que está transformando a astrofísica de alta energia. Os dados foram coletados em dezembro de 2024, fevereiro de 2025 e junho de 2025, cobrindo uma órbita completa de 203 dias do sistema.
“Os espectros revelaram que as assinaturas do plasma de alta temperatura mudam a velocidade entre as três observações, seguindo o movimento orbital da anã branca em vez da estrela B”, continuaram os investigadores. “Esta mudança foi medida com elevada fiabilidade estatística. Na verdade, é a primeira evidência direta de que o plasma superquente responsável pelos raios X está associado à companheira compacta, e não à própria estrela B.”
Evidência de anãs brancas magnéticas
As medições também fornecem informações sobre a natureza das anãs brancas. As características espectrais têm uma largura moderada (de 200 km/s), o que exclui uma anã branca não magnética. Nesse cenário, o material cairia para dentro através das regiões internas do disco em rápida rotação, produzindo um sinal muito mais amplo. Em vez disso, os resultados indicam uma anã branca magnética, onde o disco é cortado e o campo magnético direciona o material que chega em direção aos seus pólos (ver figura).
Uma nova classe de estrelas binárias foi confirmada
Estes resultados mostram que γ Cas e estrelas semelhantes pertencem a uma classe de sistemas binários Be + anã branca há muito previstos, mas nunca claramente observados. Os investigadores da ULiège também identificaram duas características principais deste grupo. Envolve principalmente estrelas B massivas e representa cerca de 10% delas. No entanto, os modelos teóricos esperavam uma população maior e sugeriram uma associação mais forte com estrelas B de baixa massa.
“Esta discrepância sugere uma revisão dos modelos de evolução binária, especialmente no que diz respeito à eficiência da transferência de massa entre componentes – uma conclusão que é consistente com vários estudos independentes recentes. Resolver este mistério abre, portanto, novos caminhos de investigação para os próximos anos! Compreender a evolução dos sistemas binários é importante, por exemplo para a onda que é tão importante para binários massivos que emitem no final das suas vidas,” concluiu Yel Naje.
