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Observaciones del telescopio XRISM mostraron que los rayos X extremos de γ Cas surgen de una enana blanca magnética en órbita de la estrella
La estrella γ Cas tuvo el origen de sus intensas emisiones de rayos X identificada por astrónomos de la Universidad de Lieja con datos del telescopio XRISM, cerrando un misterio de 50 años y confirmando una clase binaria prevista solo en teoría.
Descubrimiento cierra misterio de cinco décadas
Un equipo liderado por astrónomos de la Universidad de Lieja, en Bélgica, identificó el origen de las emisiones extremas de rayos X asociadas a la estrella γ Cassiopeia, conocida como γ Cas, ubicada en la constelación de Cassiopeia.
El estudio mostró que esta radiación no es producida por la propia estrella Be, como parte de las hipótesis sugería, sino por una enana blanca magnética que orbita γ Cas. La conclusión pone fin a un misterio que persistía desde hace 50 años.
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Los detalles fueron publicados el pasado martes, día 24, en un artículo científico en la revista Astronomy & Astrophysics.
Además de resolver el enigma sobre los rayos X de γ Cas, la investigación confirmó la existencia de una clase de sistemas binarios prevista solo teóricamente.
Visible a simple vista, γ Cas ya era conocida desde el siglo XIX como la primera estrella del tipo Be identificada. Estos astros son muy masivos, giran rápidamente y eyectan materia, formando discos a su alrededor.
Comportamiento inusual de la estrella llamó la atención desde 1976
Desde 1976, observaciones habían revelado un comportamiento inusual en γ Cas. La estrella emitía rayos X con una intensidad aproximadamente 40 veces superior a la observada en estrellas similares.
Además, el plasma asociado a estas emisiones presentaba temperaturas superiores a 100 millones de grados y variaciones extremadamente rápidas.
Estos factores transformaron γ Cas en uno de los casos más persistentes de la astrofísica estelar.
Diversos escenarios fueron propuestos para explicar el origen de los rayos X. Entre ellos, estaba la hipótesis de reconexión magnética local entre la superficie de la estrella Be y su disco.
Otras explicaciones sugerían que los rayos X podrían estar ligados a una compañera.
Entre las posibilidades planteadas estaban una estrella despojada de sus capas externas, una estrella de neutrones o una enana blanca en acreción.
Aún después de décadas de investigación y de la identificación de alrededor de 20 objetos similares, llamados análogos de γ Cas, ninguna de estas hipótesis había sido comprobada de forma concluyente.
Observaciones de alta precisión cambiaron el caso
La respuesta llegó con el instrumento Resolve, un microcalorímetro de alta precisión instalado en el telescopio espacial japonés XRISM. El equipo es capaz de analizar espectros de rayos X con un detalle sin precedentes.
El equipo realizó tres campañas de observación entre diciembre de 2024 y junio de 2025. Las mediciones cubrieron todo el período orbital del sistema binario, estimado en aproximadamente 203 días.
Los datos revelaron una evidencia decisiva. Las firmas espectrales del plasma caliente variaban en velocidad a lo largo del tiempo, siguiendo el movimiento orbital de la estrella compañera.
Los espectros mostraron que las firmas del plasma de alta temperatura cambiaban de velocidad entre las tres observaciones, siguiendo el movimiento orbital de la enana blanca, y no el de la estrella Be.
El cambio fue medido con alta confiabilidad estadística. Así, surgió la primera evidencia directa de que el plasma ultra caliente responsable de los rayos X está asociado al objeto compacto compañero, y no a la propia γ Cas.
El análisis del ancho de las líneas espectrales, encontradas a velocidades de alrededor de 200 km/s, también permitió descartar el escenario de una enana blanca no magnética. Los datos indicaron la presencia de un campo magnético significativo.
Este campo magnético canaliza el material en acreción. Este resultado reforzó la identificación de la enana blanca magnética como la verdadera origen del fenómeno observado en el sistema.
Modelo propuesto explica origen de los rayos X
Con base en las observaciones, los investigadores propusieron un modelo para el sistema. La estrella Be eyecta material y forma un disco a su alrededor.
Parte de este material es capturada por la enana blanca, creando un segundo disco de acreción. El campo magnético del objeto compacto dirige este flujo hacia sus polos.
Es en esta región donde la energía se libera en forma de rayos X. Con esto, el comportamiento de γ Cas pasa a tener una explicación directa sustentada por mediciones precisas.
El descubrimiento resuelve el caso de γ Cas y confirma la existencia de una población de sistemas binarios compuestos por estrellas del tipo Be y enanas blancas en acreción.
Esta clase había sido prevista durante décadas, pero nunca había sido identificada con precisión.
Resultado también desafía modelos teóricos
Los resultados, sin embargo, también desafían modelos teóricos establecidos. Las observaciones indican que estos sistemas corresponden a alrededor del 10% de las estrellas Be y están ligados principalmente a las más masivas.
Este panorama contrasta con previsiones anteriores, que apuntaban a una población más numerosa y compuesta por estrellas de menor masa. La discrepancia sugiere la necesidad de revisar los modelos de evolución binaria.
Entre los puntos involucrados en esta revisión está la eficiencia de la transferencia de masa entre los componentes. La conclusión está en consonancia con la presentada por diversos estudios independientes recientes.
Para los investigadores, resolver el caso de γ Cas abre nuevos caminos de investigación para los próximos años. El descubrimiento amplía la comprensión sobre sistemas binarios y su papel en la evolución estelar.
La investigadora Yaël Nazé también destacó la importancia más amplia del resultado. Comprender la evolución de los sistemas binarios es crucial, por ejemplo, para la comprensión de las ondas gravitacionales, emitidas por sistemas binarios masivos al final de sus vidas.
Con información de Revista Galileu.
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