Astrónomos resuelven el misterio de los intensos rayos X de una estrella visible

La estrella Gamma Cassiopeiae, visible a simple vista en la constelación de Casiopea, había desconcertado a los astrónomos durante décadas. Su emisión de rayos X resultó ser mucho más intensa y caliente de lo que los científicos esperaban de una estrella masiva típica. Recientes observaciones realizadas con el instrumento Resolve a bordo del telescopio espacial XRISM de Japón, han vinculado estas emisiones a un enano blanco que orbita la estrella. Este descubrimiento no solo resuelve un misterio de 50 años, sino que también confirma un tipo de sistema binario que había sido predicho, pero nunca claramente identificado. Los hallazgos fueron liderados por investigadores de la Universidad de Liège y se publicaron en la revista Astronomy & Astrophysics.

La singularidad de Gamma Cassiopeiae

Gamma Cassiopeiae fue la primera estrella clasificada como tipo Be, identificada en 1866 por el astrónomo italiano Angelo Secchi. Estas estrellas masivas giran rápidamente y expulsan regularmente material al espacio, formando un disco alrededor de la estrella que puede ser detectado a través de características específicas en su espectro óptico. En 1976, se descubrió que Gamma Cassiopeiae emite rayos X aproximadamente cuarenta veces más fuertes que estrellas similares. El plasma responsable alcanza temperaturas superiores a los 100 millones de grados y cambia rápidamente. En las siguientes dos décadas, observatorios espaciales encontraron alrededor de veinte estrellas con comportamientos similares, conocidas como 'análogas a Gamma Cas'. Los astrónomos de la Universidad de Liège jugaron un papel importante en la identificación de más de la mitad de estos objetos.

Teorías en competencia sobre la emisión de rayos X

"Se habían propuesto varios escenarios para explicar esta emisión", explicó Yaël Nazé, astrónoma de la Universidad de Liège. "Uno de ellos involucraba la reconexión magnética local entre la superficie de la estrella Be y su disco. Otros sugerían que los rayos X estaban relacionados con un compañero, ya fuera una estrella despojada de sus capas externas, una estrella de neutrones o un enano blanco en acreción". Los investigadores ya habían descartado las estrellas despojadas y las estrellas de neutrones porque las observaciones no coincidían con las predicciones teóricas. Esto dejó dos posibilidades: actividad magnética cerca de la estrella o un enano blanco cercano que atraía material. Hasta hace poco, no había una forma clara de distinguir entre ellas.

Datos de XRISM rastrean la fuente de los rayos X

Para resolver el misterio, el equipo llevó a cabo una serie de observaciones utilizando el Resolve, un microcalorímetro de alta precisión a bordo del XRISM, que está transformando la astrofísica de alta energía. Se recolectaron datos en diciembre de 2024, febrero de 2025 y junio de 2025, cubriendo la órbita completa de 203 días del sistema. "Los espectros revelaron que las firmas del plasma de alta temperatura cambiaban de velocidad entre las tres observaciones, siguiendo el movimiento orbital del enano blanco en lugar del de la estrella Be", continuó la investigadora. "Este desplazamiento fue medido con alta fiabilidad estadística. De hecho, es la primera evidencia directa de que el plasma ultra caliente responsable de los rayos X está asociado con el compañero compacto y no con la estrella Be misma".

Pruebas de un enano blanco magnético

Las mediciones también proporcionaron información sobre la naturaleza del enano blanco. Las características espectrales tienen un ancho moderado (del orden de 200 km/s), lo que descarta un enano blanco no magnético. En ese escenario, el material caería hacia adentro a través de las regiones internas de rotación rápida del disco, produciendo señales mucho más amplias. En cambio, los resultados indican un enano blanco magnético, donde el disco se corta y el campo magnético dirige el material entrante hacia sus polos.

Confirmación de una nueva clase de estrellas binarias

Estos hallazgos demuestran que Gamma Cas y estrellas similares pertenecen a una clase de sistemas binarios Be + enano blanco que habían sido predichos desde hace tiempo, pero nunca observados claramente. Los investigadores de la Universidad de Liège también identificaron dos características clave de este grupo. Principalmente involucra estrellas Be masivas y representa alrededor del 10% de ellas. Sin embargo, los modelos teóricos habían esperado una población mayor y sugirieron una conexión más fuerte con estrellas Be de menor masa. "Esta discrepancia sugiere una revisión de los modelos de evolución binaria, particularmente en lo que respecta a la eficiencia de la transferencia de masa entre componentes, una conclusión que se alinea con la de varios estudios independientes recientes. Resolver este misterio, por lo tanto, abre nuevas avenidas de investigación para los próximos años. Comprender la evolución de los sistemas binarios es crucial para comprender, por ejemplo, las ondas gravitacionales, ya que son efectivamente los binarios masivos los que las emiten al final de sus vidas", concluyó Yaël Nazé.

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