Mistério de 50 anos resolvido: estrela gigante emite raios-X por conta de anã branca oculta

Após décadas de mistério, cientistas finalmente desvendam a origem dos raios-X da estrela gigante Gamma Cassiopeiae: uma anã branca secreta

Por cerca de cinquenta anos, uma das estrelas mais brilhantes do céu noturno escondeu um mistério que intrigou astrônomos. A Gamma Cassiopeiae (γ Cas), situada a aproximadamente 550 anos-luz da Terra na constelação de Cassiopeia, apresenta emissões de raios X incomuns e irregulares, com intensidade cerca de 40 vezes maior do que o esperado para uma estrela desse tipo.

Agora, com dados de alta precisão obtidos pelo satélite XRISM, uma missão conjunta da Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), da European Space Agency (ESA) e da NASA, os cientistas conseguiram finalmente solucionar esse mistério. A descoberta traz novos insights sobre sistemas estelares binários e confirma teorias que permaneciam sem comprovação por décadas.

O mistério dos raios-X inexplicáveis
A Gamma Cassiopeiae é uma estrela azul-branca do tipo Be, com aproximadamente 15 vezes a massa do Sol. Ela possui um status especial por ter sido a primeira estrela Be identificada pela ciência, em 1866, servindo como referência para o estudo de toda essa classe estelar.
O mistério teve início na década de 1970, quando observatórios espaciais passaram a detectar uma emissão incomum de raios X proveniente dessa estrela. Até então, a atmosfera terrestre dificultava a observação desse tipo de radiação, algo que só se tornou possível com o lançamento de telescópios em órbita.

As análises mostraram que a radiação vinha de plasma extremamente quente, atingindo temperaturas de até 150 milhões de kelvins. Esse nível de energia é totalmente inesperado para uma estrela Be comum, contrariando as explicações tradicionais.
Ao longo dos anos, diferentes hipóteses foram propostas para tentar explicar a origem desses raios X incomuns. Uma delas sugeria que o fenômeno poderia estar ligado à reconexão magnética entre a superfície da estrela Be e o disco de material ao seu redor.

Outras hipóteses apontavam que os raios X poderiam estar relacionados a uma estrela companheira ainda não detectada. Entre as possibilidades estavam uma estrela que perdeu suas camadas externas, uma estrela de nêutrons ou até mesmo uma anã branca em processo de acumulação de matéria.

“Houve um grande esforço, ao longo de várias décadas e por diferentes grupos de pesquisa, para desvendar o mistério da Gamma Cassiopeiae”, explica a astrofísica Yaël Nazé, da University of Liège, na Bélgica. “Agora, com as observações de alta precisão do XRISM, finalmente conseguimos chegar a uma resposta.”

A solução revelada
O sistema da Gamma Cassiopeiae é, na verdade, composto por múltiplas estrelas em uma complexa interação orbital, localizado próximo ao centro da forma em “W” da constelação de Cassiopeia. A descoberta indica que os raios X não são emitidos pela estrela gigante, mas sim por uma pequena anã branca invisível, que atrai e acumula material de sua estrela companheira maior.

Os pesquisadores utilizaram o XRISM para observar a Gamma Cassiopeiae em dezembro de 2024, fevereiro e junho de 2025. As medições mostraram que a emissão de raios X segue um padrão ligado à órbita, com um período de cerca de 203 dias.

A análise espectroscópica indicou que as características do plasma de altíssima temperatura variavam de velocidade ao longo das três observações, acompanhando o movimento orbital da anã branca, e não o da estrela Be.

“Os espectros mostraram que as assinaturas do plasma extremamente quente variam de velocidade entre as três observações, acompanhando o movimento orbital da anã branca e não o da estrela Be”, explica Yaël Nazé. “Essa variação foi medida com alta confiabilidade estatística. Trata-se da primeira evidência direta de que o plasma ultraquente que gera os raios X está ligado ao objeto compacto, e não à própria estrela Be.”

A análise da radiação em raios X também indica que a origem do fenômeno está em uma anã branca com campo magnético. À medida que as duas estrelas orbitam uma à outra, a forte gravidade da anã branca atrai e puxa material da sua companheira Be, que é maior e mais massiva.

Esse material é guiado pelas linhas do campo magnético da anã branca até seus polos, onde é aquecido ao entrar na sua atmosfera. Esse processo de aquecimento por acreção é responsável pela emissão dos intensos raios X observados.

À primeira vista, trata-se de um sistema incomum. Uma estrela com cerca de 15 vezes a massa do Sol teria uma vida útil de apenas cerca de 10 milhões de anos, indicando que a estrela maior é relativamente jovem. Em comparação, o nosso Sol tem aproximadamente 4,6 bilhões de anos.

Sua companheira, no entanto, deve ter uma origem muito mais antiga. Uma anã branca é o núcleo remanescente, extremamente denso, de uma estrela que, antes de perder grande parte de sua matéria, tinha até cerca de oito vezes a massa do Sol. Essas estrelas possuem uma longevidade que pode chegar a bilhões de anos.

No entanto, há muito os cientistas consideram que sistemas formados por uma estrela Be e uma anã branca podem ser o resultado da evolução de um par originalmente mais equilibrado. De acordo com modelos teóricos, em um sistema binário com duas estrelas grandes, aquela que é ligeiramente mais massiva tende a evoluir mais rapidamente e encerrar sua vida antes da companheira.

A estrela mais massiva se expandiria até o ponto em que sua companheira, inicialmente menor, passaria a capturar parte de sua massa pela gravidade. Com o tempo, essa estrela menor aumentaria de tamanho e se tornaria uma estrela Be, enquanto o que restasse da maior acabaria colapsando, formando uma anã branca com até 1,4 vezes a massa do Sol.

Confirmação de teorias antigas
Indícios desse tipo de sistema binário já haviam sido observados anteriormente, mas a Gamma Cassiopeiae confirma de forma definitiva a existência desse cenário. Isso é particularmente relevante por se tratar da estrela Be de referência, oferecendo aos cientistas um novo parâmetro para interpretar sinais semelhantes em outras estrelas Be.

“Acreditamos que o ponto central é compreender com precisão como se dão as interações entre as duas estrelas”, afirma Yaël Nazé. “Agora que conhecemos a verdadeira natureza da Gamma Cassiopeiae, podemos desenvolver modelos voltados para esse tipo de sistema estelar e, assim, aprimorar nossa compreensão sobre a evolução de sistemas binários.”

A descoberta representa um importante avanço na astronomia, ao solucionar não apenas um enigma de cinco décadas, mas também validar previsões teóricas sobre a evolução de sistemas estelares binários. O estudo foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics e abre caminho para novas investigações de sistemas semelhantes em todo o universo.

Detectar uma companheira tão pequena próxima a uma estrela massiva é uma tarefa extremamente difícil, e a Gamma Cassiopeiae é um caso particularmente desafiador. Ela é extremamente grande, quente e brilhante — visível a olho nu e ainda destacada o suficiente para ser uma das estrelas mais importantes da constelação de Cassiopeia.

Anãs brancas, por outro lado, são extremamente compactas — com tamanho comparável ao da Terra — e não podem ser observadas a olho nu. Quando uma anã branca está em uma órbita próxima o suficiente de uma estrela Be, a radiação resultante pode parecer vir da própria estrela maior, tornando sua detecção muito difícil sem o uso de equipamentos altamente especializados.

Fonte: Olhar Digital