Nach einem halben Jahrhundert des Kopfkratzens haben Astronomen endlich die Quelle der ungewöhnlichen Röntgenstrahlen des hellen Sterns Gamma-Cas identifiziert. Der Übeltäter? Ein unsichtbarer Begleitstern, der heimlich Material von seinem größeren Nachbarn abzapft. Im Grunde das kosmische Äquivalent dazu, dass jemand das letzte Stück Pizza klaut.

Neue hochauflösende Daten der Röntgenbildgebungs- und Spektroskopiemission (XRISM) enthüllten, dass die Röntgenstrahlen mit der Umlaufbahn eines nahen Weißen Zwergs verbunden sind. Durch die Verfolgung dieser Bewegung bestätigten Forscher unter der Leitung von Yaël Nazé von der Universität Lüttich, Belgien, den wahren Ursprung der Emissionen. „Es gab über viele Jahrzehnte hinweg intensive Bemühungen, das Rätsel von Gamma-Cas zu lösen“, sagt Nazé. „Und jetzt, dank der hochpräzisen Beobachtungen von XRISM, haben wir es endlich geschafft.“

Gamma-Cas, das den zentralen Punkt des bekannten W-förmigen Sternbilds Kassiopeia bildet und in ganz Europa mit bloßem Auge sichtbar ist, ist seit 1866 ein Unruhestifter. Damals bemerkte der italienische Astronom Angelo Secchi, dass sein Licht eine helle Wasserstofflinie aufwies, anstatt der dunklen, die man bei der Sonne sieht. Dies führte zur Schaffung einer neuen Kategorie: „Be“-Sterne für heiße, blau-weiße Sterne mit charakteristischen Emissionslinien. Schließlich fanden Wissenschaftler heraus, dass diese Emissionen von einer rotierenden Scheibe aus Material stammen, die der schnell rotierende Stern abwirft und die im Laufe der Zeit wächst und schwindet.

In den 1970er Jahren wurde festgestellt, dass Gamma-Cas ungewöhnlich starke Röntgenstrahlen von Plasma mit etwa 150 Millionen Grad aussendet – weit heißer und heller als erwartet. Mit fortschrittlichen Observatorien wie ESAs XMM-Newton, NASAs Chandra und Deutschlands eROSITA identifizierten Astronomen etwa zwei Dutzend ähnliche Systeme. Jahrelang konkurrierten zwei Theorien: magnetische Wechselwirkungen zwischen dem Stern und seiner Scheibe oder Material, das auf einen verborgenen Begleiter fällt. XRISMs Spektrometer Resolve entschied die Debatte, indem es zeigte, dass sich das heiße Plasma im Gleichschritt mit der Umlaufbahn des unsichtbaren Begleiters bewegt. Das bestätigt, dass der Weiße Zwerg Materie anzieht und beim Aufheizen Röntgenstrahlen erzeugt.

„Die früheren Arbeiten mit XMM-Newton haben den Weg für XRISM wirklich geebnet“, sagt Nazé. „Es ist äußerst befriedigend, direkte Beweise zu haben, um dieses Rätsel endlich zu lösen!“ Die Identifizierung von Gamma-Cas-Systemen als Paare von Be-Sternen und akkretierenden Weißen Zwergen beantwortet die Röntgenfrage, wirft aber neue Fragen auf, wie diese Doppelsysteme entstehen. Wissenschaftler dachten einst, solche Paare seien häufig, aber neuere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass sie seltener sind und häufiger mit massereichen Be-Sternen in Verbindung gebracht werden. „Jetzt, wo wir die wahre Natur von Gamma-Cas kennen, können wir Modelle speziell für diese Klasse von Sternsystemen erstellen“, fügt Nazé hinzu.

„Es ist unglaublich zu sehen, wie sich dieses Rätsel im Laufe der Jahre langsam entfaltet hat“, sagt Alice Borghese, ESA-Forschungsstipendiatin. „XMM-Newton hat so viel Vorarbeit geleistet … und jetzt hat uns XRISM mit der nächsten Generation fortschrittlicher Instrumente über die Ziellinie gebracht.“ Matteo Guainazzi, ESAs XRISM-Projektwissenschaftler, betont die starke Zusammenarbeit zwischen japanischen, europäischen und amerikanischen Teams. Material bereitgestellt von der Europäischen Weltraumorganisation.