Po pół wieku drapania się po głowie astronomowie w końcu ustalili źródło nietypowego promieniowania rentgenowskiego pochodzącego z jasnej gwiazdy gamma-Cas. Winowajca? Niewidzialna gwiazda towarzysząca, która po kryjomu wysysała materiał ze swojego większego sąsiada. Zasadniczo jest to kosmiczny odpowiednik kogoś, kto podbiera ostatni kawałek pizzy.

Nowe dane o wysokiej rozdzielczości z misji XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission) ujawniły, że promieniowanie rentgenowskie jest związane z orbitą pobliskiego białego karła. Śledząc ten ruch, badacze pod kierownictwem Yaël Nazé z Uniwersytetu w Liège w Belgii potwierdzili prawdziwe pochodzenie emisji. „Przez wiele dziesięcioleci podejmowano intensywne wysiłki, aby rozwiązać zagadkę gamma-Cas w wielu grupach badawczych” – mówi Nazé. „A teraz, dzięki precyzyjnym obserwacjom XRISM, w końcu nam się to udało.”

Gamma-Cas, która tworzy centralny punkt znajomego kształtu litery W w gwiazdozbiorze Kasjopei i jest widoczna gołym okiem w całej Europie, sprawiała kłopoty od 1866 roku. Wtedy to włoski astronom Angelo Secchi zauważył, że jej światło ma jasną linię wodoru zamiast ciemnej, jak w Słońcu. Doprowadziło to do stworzenia nowej kategorii: gwiazd „Be”, czyli gorących, niebiesko-białych gwiazd z charakterystycznymi liniami emisyjnymi. Z czasem naukowcy odkryli, że emisje te pochodzą z wirującego dysku materiału wyrzucanego przez szybko obracającą się gwiazdę, który rośnie i zanika.

W latach 70. XX wieku odkryto, że gamma-Cas emituje niezwykle silne promieniowanie rentgenowskie z plazmy o temperaturze około 150 milionów stopni – znacznie gorętszej i jaśniejszej niż oczekiwano. Korzystając z zaawansowanych obserwatoriów, takich jak XMM-Newton ESA, Chandra NASA i eROSITA Niemiec, astronomowie zidentyfikowali około dwóch tuzinów podobnych układów. Przez lata ścierały się dwie teorie: oddziaływania magnetyczne między gwiazdą a jej dyskiem lub opadanie materiału na ukrytego towarzysza. Spektrometr Resolve na XRISM rozstrzygnął debatę, pokazując, że gorąca plazma porusza się zgodnie z orbitą niewidzialnego towarzysza. Potwierdza to, że biały karzeł przyciąga materię i generuje promieniowanie rentgenowskie podczas jej ogrzewania.

„Poprzednie prace z użyciem XMM-Newton naprawdę utorowały drogę dla XRISM” – mówi Nazé. „Niezwykle satysfakcjonujące jest posiadanie bezpośrednich dowodów na rozwiązanie tej zagadki w końcu!” Identyfikacja układów gamma-Cas jako par gwiazd Be i akreujących białych karłów odpowiada na pytanie o promieniowanie rentgenowskie, ale rodzi nowe pytania o to, jak powstają takie układy podwójne. Naukowcy kiedyś sądzili, że takie pary są powszechne, ale najnowsze odkrycia sugerują, że są rzadsze i częściej związane z masywnymi gwiazdami Be. „Teraz, gdy znamy prawdziwą naturę gamma-Cas, możemy tworzyć modele specyficzne dla tej klasy układów gwiazdowych” – dodaje Nazé.

„To niesamowite, jak ta tajemnica powoli się rozwijała przez lata” – mówi Alice Borghese, pracownik naukowy ESA. „XMM-Newton wykonał ogromną pracę przygotowawczą… a teraz, dzięki następnej generacji zaawansowanych instrumentów, XRISM doprowadził nas do mety.” Matteo Guainazzi, naukowiec projektu XRISM w ESA, podkreśla silną współpracę między zespołami japońskimi, europejskimi i amerykańskimi. Materiały dostarczone przez Europejską Agencję Kosmiczną.