Esta ilustração mostra a estrela massiva Gamma Cassiopeiae e a sua companheira, uma anã branca pequena mas densa.
Crédito: ESA, Y. Nazé
Uma companheira invisível que consome matéria da estrela gama-Cas, visível a olho nu, foi identificada como a responsável pelos curiosos raios X provenientes do sistema estelar. Isto encerra um mistério que intrigava os astrónomos há mais de cinquenta anos.
Observações inéditas de alta resolução realizadas pelo XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission) revelaram que os raios X estão ligados ao movimento orbital de uma estrela anã branca companheira, permitindo aos astrónomos finalmente resolver o mistério. As observações estão detalhadas num novo artigo científico liderado por Yaël Nazé, da Universidade de Liège, na Bélgica.
“Há muitas décadas que vários grupos de investigação têm vindo a dedicar esforços intensos para resolver o mistério de gamma-Cas. E agora, graças às observações de alta precisão do XRISM, conseguimos finalmente fazê-lo”, afirma Yaël.
Um mistério enraizado na história
A estrela Gamma Cassiopeiae (γ Cas, gamma-Cas para abreviar) é visível para os europeus em todas as noites sem nuvens. Constitui o “ponto” central da inconfundível constelação de Cassiopeia, em forma de “W”.
A estrela Gamma Cassiopeiae (γ Cas) constitui o “ponto” central da constelação de Cassiopeia, com a sua característica forma de “W”. Situada perto da Estrela Polar, ou Polaris, é visível todas as noites para os observadores do hemisfério norte.
Crédito: Astronomy Now/Greg Smye-Rumsby – https://astronomynow.com
Apesar da sua proeminência no céu nocturno, tem estado envolta em mistério desde 1866, quando o astrónomo italiano Angelo Secchi reparou em algo estranho na sua assinatura de luz. A sua “impressão digital” de hidrogénio era brilhante, enquanto em estrelas como o nosso próprio Sol isto normalmente se manifesta como uma linha escura.
Esta característica peculiar deu origem a uma nova classe de estrelas, denominadas estrelas “Be”, combinando o “B” associado às estrelas massivas azuis-esbranquiçadas e quentes com o “e” proveniente da peculiar emissão de hidrogénio.
Foram necessárias várias décadas até que os astrónomos compreendessem que estas emissões provinham de um disco giratório de matéria ejectada pela estrela em rápida rotação. Tais discos podem formar-se e dispersar-se ao longo do tempo, resultando em variações no brilho da estrela. Isto torna-a um alvo popular para os astrónomos amadores ainda hoje.
À medida que as observações com telescópios se tornaram mais refinadas, foi possível monitorizar o movimento de gama-Cas, revelando que esta deve ter uma estrela companheira de baixa massa. Uma vez que a companheira não é observável directamente com telescópios, os astrónomos pensam que poderá ser uma anã branca – um objeto compacto com a massa do Sol, mas do tamanho da Terra.
Então, em meados da década de 1970, surgiu um novo mistério: descobriu-se que gamma-Cas brilhava em raios X altamente energéticos e invulgares. Estudos posteriores revelaram que a origem deste brilho de raios X provinha principalmente de plasma extremamente quente a 150 milhões de graus, brilhando com uma luminosidade cerca de 40 vezes superior ao normalmente esperado para estrelas tão massivas.
Com o advento dos telescópios espaciais de raios X, incluindo o XMM-Newton da ESA, o Chandra da NASA e o eROSITA, liderado pela Alemanha, os astrónomos descobriram cerca de duas dúzias de estrelas do tipo gamma-Cas com emissões de raios X semelhantes e invulgares, o que as torna um grupo especial entre as estrelas Be em geral.
As observações de alta resolução realizadas pelo XRISM revelaram a origem dos curiosos raios X provenientes da estrela visível a olho nu gamma-Cas: matéria a cair sobre a sua companheira, uma anã branca.
Gamma-Cas está classificada como uma estrela “Be”, combinando o “B” associado a estrelas massivas azuis-esbranquiçadas quentes com o “e” de uma assinatura peculiar de hidrogénio na luz proveniente de um disco giratório de matéria ejectada pela estrela em rápida rotação. Esta matéria está a formar um disco em torno de uma estrela anã branca próxima (um objecto compacto com a massa do Sol, mas do tamanho da Terra). A matéria cai em direcção aos pólos da estrela ao longo do intenso campo magnético da anã branca e gera raios X.
As observações de alta precisão do XRISM mostram finalmente que os raios X seguem de perto o movimento orbital da anã branca, e não da própria gamma-Cas. Isto resolve um mistério que intrigava os astrónomos há mais de cinquenta anos.
Crédito: ESA, Y. Nazé
As duas teorias finais
Ao longo dos anos, a explicação para os raios X de alta energia resumiu-se a duas teorias concorrentes. Será que os campos magnéticos locais da estrela estariam a interagir com os do disco circundante, produzindo o material quente? Ou será que os raios X são gerados pelo material do disco da estrela Be que cai sobre a companheira anã branca?
Finalmente, existe um instrumento com precisão suficiente para resolver o mistério: o espectrómetro de alta resolução, Resolve, do XRISM. Numa campanha de observação dedicada, o XRISM revelou que os sinais do plasma quente seguem o movimento orbital da estrela companheira, de outra forma invisível. Por outras palavras, a anã branca companheira consome material de gamma-Cas, emitindo raios X ao fazê-lo.
“O trabalho anterior com o XMM-Newton abriu realmente caminho para o XRISM, permitindo-nos descartar inúmeras teorias e provar qual das duas últimas teorias concorrentes estava correta”, afirma Yaël. “É extremamente gratificante ter evidências directas para resolver finalmente este mistério!”
Compreender que os objectos gamma-Cas são estrelas do tipo Be emparelhadas com uma anã branca que está a acretar matéria resolve o mistério dos raios X. Mas também suscita outra curiosidade sobre como a população mais ampla deste tipo de sistemas binários se forma e evolui.
Há muito que se esperava que tais pares fossem comuns, principalmente entre estrelas de baixa massa. No entanto, novas investigações mostram que são mais raros do que o previsto e, em vez disso, tendem a ocorrer em estrelas Be de alta massa.
“Pensamos que a chave está em compreender como é que as interacções ocorrem exactamente entre as duas estrelas”, diz Yaël. “Agora que conhecemos a verdadeira natureza de gamma-Cas, podemos criar modelos específicos para esta classe de sistemas estelares e actualizar a nossa compreensão da evolução binária em conformidade”.
“É incrível ver como este mistério se foi desvendando lentamente ao longo dos anos”, afirma Alice Borghese, investigadora da ESA especializada no campo da astrofísica de alta energia. “O XMM-Newton fez grande parte do trabalho preparatório ao descartar várias teorias sobre gamma-Cas. E agora, com a próxima geração de instrumentação avançada, o XRISM levou-nos até à meta”.
“Este resultado maravilhoso sublinha a forte colaboração entre as equipas japonesa, europeia e americana do XRISM”, acrescenta Matteo Guainazzi, cientista do projecto XRISM da ESA. “Esta equipa internacional reúne os conhecimentos técnicos e científicos necessários para resolver os maiores mistérios do Universo de raios X e abrir novos caminhos para a investigação”.
// ESA (comunicado de imprensa)
// Universidade de Liège (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Astronomy & Astrophysics)
CCVALG
27.03.2026
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published in: 1 mês ago
