A estrela γ Cas, visível a olho nu na constelação de Cassiopeia, tem confundido astrônomos há décadas. Ela produz raios-X muito mais intensos e quentes do que os cientistas esperam de uma estrela massiva típica. Novas observações realizadas com o instrumento Resolve a bordo do telescópio espacial XRISM do Japão agora vinculam essas emissões a uma anã branca que orbita a estrela. Essa descoberta também confirma um tipo de sistema binário há muito previsto, mas nunca identificado de forma clara. As descobertas, lideradas por pesquisadores da Universidade de Liège, foram publicadas na Astronomy & Astrophysics.
O Que Torna Gamma Cassiopeiae Tão Incomum
γ Cassiopeiae foi a primeira estrela classificada como uma estrela do tipo Be, identificada em 1866 pelo astrônomo italiano Angelo Secchi. Essas estrelas massivas giram rapidamente e ejetam regularmente material para o espaço. Esse material forma um disco ao redor da estrela, que pode ser detectado através de características específicas em 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 alcança temperaturas superiores a 100 milhões de graus e muda rapidamente. Nas duas décadas seguintes, observatórios espaciais encontraram cerca de vinte estrelas com um comportamento similar, agora conhecidas como “analógs de γ Cas”. Astrônomos da Universidade de Liège desempenharam um papel importante na identificação de mais da metade desses objetos.
Teorias Concorrentes para a Emissão de Raios-X
“Vários cenários foram propostos para explicar essa emissão”, explica Yaël Nazé, uma astrônoma da ULiège. “Um deles envolveu a reconexão magnética local entre a superfície da estrela Be e seu disco. Outros sugeriram que os raios-X estivessem ligados a um companheiro, seja uma estrela despojada de suas camadas exteriores, uma estrela de nêutrons ou uma anã branca em acreção.”
Os pesquisadores já haviam descartado estrelas despojadas e estrelas de nêutrons 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 distinguir entre elas.
Dados do XRISM Rastreiam a Fonte dos Raios-X
Para resolver o mistério, a equipe realizou uma série de observações usando o Resolve, um microcalorímetro de alta precisão a bordo do XRISM que está transformando a astrofísica de alta energia. 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 revelaram que as assinaturas do plasma de alta temperatura mudam de velocidade entre as três observações, seguindo o movimento orbital da anã branca e não da estrela Be”, continua a pesquisadora. “Essa mudança foi medida com alta confiabilidade estatística. É, de fato, a primeira evidência direta de que o plasma ultra-quente responsável pelos raios-X está associado ao companheiro compacto, e não à própria estrela Be.”
Evidence de uma Anã Branca Magnética
As medições também fornecem informações sobre a natureza da anã branca. As características espectrais têm uma largura moderada (da ordem de 200 km/s), o que descarta uma anã branca não magnética. Nesse cenário, o material cairia para dentro através de regiões internas rotativas do disco, produzindo sinais muito mais largos. Em vez disso, os resultados indicam uma anã branca magnética, onde o disco é interrompido e o campo magnético direciona o material em direção aos seus polos.
Uma Nova Classe de Estrelas Binárias Confirmada
Essas descobertas mostram que γ Cas e estrelas similares pertencem a uma classe de sistemas binários Be + anã branca que há muito foram previstos, mas nunca observados de forma clara. Pesquisadores da ULiège também identificaram duas características-chave desse grupo. Ele envolve principalmente estrelas Be massivas e representa cerca de 10% delas. No entanto, modelos teóricos esperavam uma população maior e sugeriram uma conexão mais forte com estrelas Be de menor massa.
“Essa discrepância sugere uma revisão dos modelos de evolução binária, particularmente no que diz respeito à eficiência da transferência de massa entre os componentes — uma conclusão que se alinha com a de vários estudos independentes recentes. Resolver esse mistério, portanto, abre novas avenidas de pesquisa para os próximos anos! Compreender a evolução dos sistemas binários é crucial para entender, por exemplo, ondas gravitacionais, pois são realmente binários massivos que as emitem no final de suas vidas”, concluiu Yaël Nazé.
