Gli astronomi hanno finalmente identificato la sorgente degli insoliti raggi X provenienti dalla brillante stella gamma-Cas. La responsabile è una stella compagna invisibile che sta attirando materiale dalla sua vicina più grande. Questa scoperta pone fine a un mistero che ha sconcertato gli scienziati per oltre cinquant’anni.
Nuovi dati ad alta risoluzione provenienti dalla missione XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission) hanno dimostrato che i raggi X sono legati all’orbita di una vicina nana bianca. Tracciando questo movimento, i ricercatori sono stati in grado di confermare la vera origine delle emissioni. I risultati sono descritti in uno studio condotto da Yaël Nazé dell’Università di Liegi, in Belgio.
“Per decenni, numerosi gruppi di ricerca si sono impegnati a fondo per risolvere il mistero della proteina gamma-Cas. E ora, grazie alle osservazioni di alta precisione di XRISM, ci siamo finalmente riusciti”, afferma Yaël.
Una stella brillante con una lunga storia di comportamenti enigmatici
La stella gamma-Cas (γ-Cas) è visibile a occhio nudo e costituisce il punto centrale della familiare costellazione di Cassiopea, a forma di W, visibile nelle notti serene in tutta Europa. Nonostante la sua luminosità, ha suscitato interrogativi fin dal 1866, quando l’astronomo italiano Angelo Secchi notò qualcosa di insolito nella sua luce.
Invece di mostrare una riga di idrogeno scura come il Sole, gamma-Cas ne ha mostrata una brillante. Questa caratteristica inaspettata ha portato alla creazione di una nuova categoria nota come stelle ‘Be’, combinando la ‘B’ per stelle calde, bianco-bluastre con la ‘e’ per le loro caratteristiche righe di emissione.
Ci sono voluti molti anni prima che gli scienziati capissero che queste emissioni provengono da un disco rotante di materiale espulso dalla stella in rapida rotazione. Questi dischi possono crescere e affievolirsi nel tempo, causando variazioni di luminosità che continuano ad attrarre gli astronomi amatoriali ancora oggi.
Gli indizi puntano a una compagna nascosta di White Dwarf
Con il miglioramento delle osservazioni, gli astronomi hanno rilevato sottili movimenti in gamma-Cas che lasciavano intendere la presenza di una compagna più piccola. Sebbene non sia visibile direttamente, i ricercatori sospettavano che potesse trattarsi di una nana bianca, un denso residuo stellare con una massa simile a quella del Sole ma compressa in dimensioni paragonabili a quelle della Terra.
Un nuovo enigma si presentò negli anni ’70 quando si scoprì che gamma-Cas emetteva raggi X insolitamente intensi. Ulteriori indagini dimostrarono che questi raggi X provenivano da un plasma estremamente caldo che raggiungeva temperature di circa 150 milioni di gradi, molto più calde e luminose di quanto ci si aspettasse da una stella di questo tipo.
Grazie all’ausilio di osservatori a raggi X avanzati come XMM-Newton dell’ESA, Chandra della NASA e eROSITA, guidato dalla Germania, gli astronomi hanno identificato circa una ventina di sistemi simili. Queste stelle di tipo gamma-Cas formano un sottogruppo unico tra le stelle Be a causa della loro intensa emissione di raggi X.
I dati di XRISM confermano che l’accrescimento è la fonte dei raggi X.
Per anni, gli scienziati hanno dibattuto su due principali spiegazioni. Una teoria suggeriva che le interazioni magnetiche tra la stella e il disco circostante creassero le emissioni ad alta energia. L’altra ipotizzava che il materiale del disco stesse cadendo sulla compagna nascosta, producendo raggi X.
Lo spettrometro di alta precisione Resolve di XRISM ha finalmente fornito la risposta. Le osservazioni hanno mostrato che il plasma caldo che produce i raggi X si muove in sincronia con l’orbita della compagna invisibile. Ciò conferma che la nana bianca sta attirando materia da gamma-Cas e generando raggi X man mano che il materiale si riscalda.
“Il lavoro precedente svolto con XMM-Newton ha spianato la strada a XRISM, permettendoci di escludere numerose teorie e di dimostrare quale delle ultime due teorie in competizione fosse quella corretta”, afferma Yaël. “È estremamente gratificante avere finalmente una prova diretta per risolvere questo mistero!”
Nuove prospettive sull’evoluzione delle stelle binarie
L’identificazione dei sistemi gamma-Cas come coppie di stelle Be e nane bianche in accrescimento risponde all’annoso quesito sui loro raggi X. Allo stesso tempo, solleva nuove domande su come questi sistemi binari si formano e si evolvono nel tempo.
Un tempo gli scienziati credevano che tali accoppiamenti fossero comuni, soprattutto tra stelle di massa inferiore. Tuttavia, recenti scoperte suggeriscono che siano meno frequenti del previsto e più spesso associati a stelle Be massicce.
“Crediamo che la chiave stia nel comprendere esattamente come avvengono le interazioni tra le due stelle”, afferma Yaël. “Ora che conosciamo la vera natura di gamma-Cas, possiamo creare modelli specifici per questa classe di sistemi stellari e aggiornare di conseguenza la nostra comprensione dell’evoluzione binaria.”
“È incredibile vedere come questo mistero si sia lentamente svelato nel corso degli anni”, afferma Alice Borghese, ricercatrice dell’ESA specializzata in astrofisica delle alte energie. “XMM-Newton ha svolto un ruolo fondamentale nell’escludere diverse teorie su gamma-Cas. E ora, con la prossima generazione di strumentazione avanzata, XRISM ci ha portato al traguardo.”
“Questo straordinario risultato sottolinea la forte collaborazione tra i team giapponese, europeo e americano di XRISM”, aggiunge Matteo Guainazzi, responsabile scientifico del progetto XRISM per l’ESA. “Questo team internazionale unisce le competenze tecniche e scientifiche necessarie per risolvere i più grandi misteri dell’universo a raggi X e aprire nuove strade per la ricerca.”
Materials provided by European Space Agency. Note: Content may be edited for style and length.
- Yaël Nazé, Masahiro Tsujimoto, Gregor Rauw, Sean J. Gunderson. Orbital motion detected in γ Cas Fe K emission lines. Astronomy, 2026; 707: A334 DOI: 10.1051/0004-6361/202558284
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