γ Cas, una estrella visible a simple vista en la constelación de Casiopea, ha desconcertado a los astrónomos durante décadas. Produce rayos X mucho más intensos y calientes de lo que los científicos esperarían de una estrella masiva típica. Nuevas observaciones utilizando el instrumento Resolve del telescopio espacial XRISM de Japón ahora han relacionado estas emisiones con una enana blanca que orbita alrededor de la estrella. El descubrimiento también confirma un tipo de sistema binario pronosticado desde hace mucho tiempo y que nunca ha sido claramente identificado. Los hallazgos fueron publicados por investigadores dirigidos por la Universidad de Lieja. Astronomía y Astrofísica.
¿Qué hace que Gamma Cassiopeia sea inusual?
γ Cassiopeiae fue la primera estrella clasificada como estrella de tipo B, identificada en 1866 por el astrónomo italiano Angelo Cecchi. Estas estrellas masivas giran rápidamente y expulsan material al espacio con regularidad. Este material forma un disco alrededor de la estrella, que puede detectarse mediante determinadas características de su espectro óptico.
En 1976, los científicos descubrieron que γ Cas emite rayos X unas cuarenta veces más potentes que estrellas similares. El plasma responsable alcanza temperaturas superiores a los 100 millones de grados y cambia rápidamente. Durante las dos décadas siguientes, los observatorios espaciales descubrieron un comportamiento similar en una veintena de estrellas, ahora conocidas como «análogas de γ Cas». Los astrónomos de la Universidad de Lieja desempeñaron un papel importante en la identificación de más de la mitad de estos objetos.
Teorías en competencia sobre la emisión de rayos X
“Se propusieron varios escenarios para explicar esta emisión”, explicó Eyal Naje, astrónomo de Uliez. “Implicaban una reconexión magnética local entre una estrella B y la superficie de su disco. Otros sugirieron que los rayos X estaban relacionados con una compañera, ya fuera una estrella despojada de sus capas exteriores, una estrella de neutrones o una enana blanca extendida”.
Los investigadores ya habían descartado las estrellas merodeadoras y las estrellas de neutrones porque las observaciones no coincidían con las predicciones teóricas. Esto deja dos posibilidades: actividad magnética cerca de la estrella o una enana blanca cercana tirando del objeto. Hasta hace poco, no había una forma clara de distinguirlos.
Los datos de XRISM rastrean la fuente de rayos X
Para resolver el misterio, el equipo realizó una serie de observaciones utilizando un microcalorímetro de alta precisión a bordo del XRISM que está transformando la astrofísica de alta energía. Los datos se recopilaron en diciembre de 2024, febrero de 2025 y junio de 2025, cubriendo una órbita completa del sistema de 203 días.
“Los espectros revelaron que las firmas de plasma de alta temperatura cambian de velocidad entre las tres observaciones, siguiendo el movimiento orbital de la enana blanca en lugar del de la estrella B”, continuaron los investigadores. “Este cambio se midió con una alta fiabilidad estadística. De hecho, es la primera evidencia directa de que el plasma súper caliente responsable de los rayos X está asociado con la compañera compacta, y no con la estrella B en sí”.
Evidencia de enanas blancas magnéticas
Las mediciones también proporcionan información sobre la naturaleza de las enanas blancas. Las características espectrales tienen una anchura moderada (de 200 km/s), lo que descarta una enana blanca no magnética. En ese escenario, el material caería hacia adentro a través de las regiones internas del disco que giran rápidamente, produciendo una señal mucho más amplia. En cambio, los resultados indican una enana blanca magnética, donde el disco está cortado y el campo magnético dirige el material entrante hacia sus polos (ver figura).
Se ha confirmado una nueva clase de estrellas binarias
Estos resultados muestran que γ Cas y estrellas similares pertenecen a una clase de sistemas binarios enanas blancas Be + predichos desde hace mucho tiempo pero nunca observados claramente. Los investigadores de la ULiège también identificaron dos características clave de este grupo. Se trata principalmente de estrellas B masivas y representa alrededor del 10% de ellas. Sin embargo, los modelos teóricos esperaban una población mayor y sugirieron una asociación más fuerte con estrellas B de baja masa.
“Esta discrepancia sugiere una revisión de los modelos de evolución binaria, especialmente en lo que respecta a la eficiencia de la transferencia de masa entre componentes, una conclusión que es consistente con varios estudios independientes recientes. ¡Resolver este misterio abre nuevas vías de investigación en los próximos años! Comprender la evolución de los sistemas binarios es importante, por ejemplo para la onda que es tan importante para los binarios masivos que emiten al final de sus vidas”, concluyó Yel Naje.
