XRISM resuelve el misterio de 50 años de una famosa estrella: ESA
Paris, Francia, Europa.- Las singulares observaciones de alta resolución realizadas por la Misión de Imágenes y Espectroscopia de Rayos X (XRISM) revelaron que los rayos X están relacionados con el movimiento orbital de una estrella enana blanca compañera , lo que permitió a los astrónomos resolver finalmente el misterio. Las observaciones se detallan en un nuevo artículo liderado por Yaël Nazé de la Universidad de Lieja, Bélgica.
“Durante décadas, numerosos grupos de investigación se han esforzado intensamente por resolver el misterio de la gamma-Cas. Y ahora, gracias a las observaciones de alta precisión de XRISM, finalmente lo hemos logrado”, afirma Yaël.
La estrella gamma-Cas (γ-Cas) es visible para los europeos todas las noches despejadas. Forma el vértice central de la singular constelación de Casiopea, con forma de «W».
A pesar de su prominencia en el cielo nocturno, ha estado rodeada de misterio desde 1866, cuando el astrónomo italiano Angelo Secchi notó algo extraño en su firma luminosa. Su «huella» de hidrógeno era brillante, mientras que en estrellas como nuestro Sol esto normalmente se muestra como una línea oscura.
Esta peculiar característica dio origen a una nueva clase de estrellas, llamadas estrellas ‘Be’, que fusiona la ‘B’ asociada con las estrellas masivas calientes de color blanco azulado con la ‘e’ de la peculiar emisión de hidrógeno.
Pasaron varias décadas antes de que los astrónomos comprendieran que estas emisiones provenían de un disco giratorio de materia expulsado por la estrella de rápida rotación. Dichos discos pueden formarse y dispersarse con el tiempo, lo que provoca variaciones en el brillo de la estrella. Esto la convierte en un objetivo popular para los astrónomos aficionados aún hoy en día.
A medida que las observaciones telescópicas se perfeccionaron, fue posible monitorear el movimiento de gamma-Cas, lo que reveló que debe tener una estrella compañera de baja masa. Dado que esta compañera permanece invisible para ser detectada directamente con telescopios, los astrónomos creen que podría ser una enana blanca: un objeto compacto con la masa del Sol pero del tamaño de la Tierra.
A mediados de la década de 1970, surgió un nuevo misterio: se descubrió que gamma-Cas emitía rayos X de energía inusualmente alta. Estudios posteriores revelaron que el origen de este resplandor de rayos X provenía principalmente de un plasma extremadamente caliente de 150 millones de grados, que brillaba con una luminosidad unas 40 veces mayor de la que se esperaría normalmente para estrellas tan masivas.
Con la llegada de los telescopios espaciales de rayos X, entre los que se incluyen el XMM-Newton de la ESA , el Chandra de la NASA y el eROSITA, liderado por Alemania , los astrónomos han descubierto alrededor de dos docenas de estrellas de tipo gamma-Cas con una emisión de rayos X similar e inusual, lo que las convierte en un grupo especial entre las estrellas Be en general.
Las dos últimas teorías
Con el paso de los años, la explicación de los rayos X de alta energía se redujo a dos teorías contrapuestas. ¿Podrían los campos magnéticos locales de la estrella estar interactuando con los de su disco circundante, produciendo el material caliente? ¿O acaso los rayos X son generados por el material del disco de la estrella Be que cae sobre su compañera, la enana blanca?
Finalmente, existe un instrumento con la precisión suficiente para resolver el misterio: el espectrómetro de alta resolución Resolve de XRISM. En una campaña de observación específica, XRISM reveló que las señales del plasma caliente siguen el movimiento orbital de la estrella compañera, que de otro modo sería invisible. En otras palabras, la enana blanca compañera consume material de la estrella gamma-Cas, emitiendo rayos X en el proceso.
“El trabajo previo con XMM-Newton allanó el camino para XRISM, permitiéndonos descartar numerosas teorías y demostrar cuál de las dos últimas era la correcta”, afirma Yaël. “¡Es sumamente gratificante contar por fin con pruebas directas para resolver este misterio!”.
Comprender que los objetos gamma-Cas son estrellas de tipo Be emparejadas con una enana blanca que está acumulando material resuelve el misterio de los rayos X. Pero también plantea otra incógnita en cuanto a cómo se forma y evoluciona la población más amplia de este tipo de sistemas binarios .
Se esperaba que este tipo de pares fueran comunes, principalmente entre estrellas de baja masa. Sin embargo, nuevas investigaciones demuestran que son más raros de lo previsto y que tienden a aparecer en estrellas Be de alta masa.
“Creemos que la clave está en comprender cómo se producen exactamente las interacciones entre las dos estrellas”, afirma Yaël. “Ahora que conocemos la verdadera naturaleza de gamma-Cas, podemos crear modelos específicos para esta clase de sistemas estelares y actualizar nuestra comprensión de la evolución binaria en consecuencia”.
«Es increíble ver cómo este misterio se ha ido desvelando poco a poco a lo largo de los años», afirma Alice Borghese, investigadora de la ESA especializada en astrofísica de altas energías. «El XMM-Newton sentó las bases para descartar diversas teorías sobre el gamma-Cas. Y ahora, con la nueva generación de instrumentación avanzada, el XRISM nos ha llevado hasta la meta».
«Este magnífico resultado subraya la sólida colaboración entre los equipos japoneses, europeos y estadounidenses de XRISM», añade Matteo Guainazzi, científico del proyecto XRISM de la ESA. «Este equipo internacional combina la experiencia técnica y científica necesaria para resolver los mayores misterios del universo de rayos X y abrir nuevas vías de investigación».
