Na een halve eeuw hoofdkrabben hebben astronomen eindelijk de bron gevonden van de ongebruikelijke röntgenstraling van de heldere ster gamma-Cas. De schuldige? Een onzichtbare begeleider die stiekem materiaal van zijn grotere buurman opslorpt. Eigenlijk is het de kosmische variant van iemand die de laatste pizzapunt jat.

Nieuwe hoge-resolutiedata van de X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM) onthulden dat de röntgenstraling gekoppeld is aan de baan van een nabije witte dwergster. Door deze beweging te volgen, bevestigden onderzoekers onder leiding van Yaël Nazé van de Universiteit van Luik, België, de ware oorsprong van de emissies. "Er is decennialang intensief geprobeerd het mysterie van gamma-Cas op te lossen door vele onderzoeksgroepen," zegt Nazé. "En nu, dankzij de hoge-precisiewaarnemingen van XRISM, is het ons eindelijk gelukt."

Gamma-Cas, dat het centrale punt vormt van het bekende W-vormige sterrenbeeld Cassiopeia en met het blote oog zichtbaar is in heel Europa, is al sinds 1866 een lastpak. Toen merkte de Italiaanse astronoom Angelo Secchi op dat het licht een heldere waterstoflijn had in plaats van de donkere lijn die in de zon wordt gezien. Dit leidde tot de creatie van een nieuwe categorie: 'Be'-sterren, voor hete, blauw-witte sterren met kenmerkende emissielijnen. Uiteindelijk ontdekten wetenschappers dat die emissies afkomstig zijn van een ronddraaiende schijf van materiaal dat door de snel roterende ster wordt uitgestoten, die in de loop van de tijd groeit en vervaagt.

In de jaren 70 werd ontdekt dat gamma-Cas ongewoon sterke röntgenstraling uitzendt van plasma dat ongeveer 150 miljoen graden bereikt - veel heter en helderder dan verwacht. Met behulp van geavanceerde observatoria zoals ESA's XMM-Newton, NASA's Chandra en Duitslands eROSITA identificeerden astronomen ongeveer twee dozijn vergelijkbare systemen. Jarenlang streden twee theorieën: magnetische interacties tussen de ster en zijn schijf, of materiaal dat op een verborgen begeleider valt. XRISM's spectrometer Resolve beslechtte het debat door te laten zien dat het hete plasma meebeweegt met de baan van de onzichtbare begeleider. Dat bevestigt dat de witte dwerg materie aantrekt en röntgenstraling genereert terwijl hij opwarmt.

"Het eerdere werk met XMM-Newton heeft echt de weg vrijgemaakt voor XRISM," zegt Nazé. "Het is uiterst bevredigend om direct bewijs te hebben om dit mysterie eindelijk op te lossen!" Het identificeren van gamma-Cas-systemen als paren van Be-sterren en aangroeiende witte dwergen beantwoordt de röntgenvraag, maar roept nieuwe vragen op over hoe deze dubbelstersystemen ontstaan. Wetenschappers dachten ooit dat dergelijke paren veel voorkwamen, maar recente bevindingen suggereren dat ze minder frequent zijn en vaker geassocieerd worden met massieve Be-sterren. "Nu we de ware aard van gamma-Cas kennen, kunnen we modellen maken specifiek voor deze klasse van stellaire systemen," voegt Nazé toe.

"Het is ongelooflijk om te zien hoe dit mysterie zich in de loop der jaren langzaam heeft ontvouwd," zegt Alice Borghese, ESA Research Fellow. "XMM-Newton heeft zoveel voorwerk gedaan... en nu heeft XRISM ons met de volgende generatie geavanceerde instrumentatie over de finish gebracht." Matteo Guainazzi, ESA's XRISM Project Scientist, merkt de sterke samenwerking op tussen Japanse, Europese en Amerikaanse teams. Materiaal verstrekt door de European Space Agency.