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XRISM resolve o mistério de 50 anos da famosa estrela
Ciência e Exploração
24/03/2026
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Uma companheira invisível que consome material da estrela gama-Cas vista a olho nu foi revelada como a culpada pelos curiosos raios X provenientes do sistema estelar. Isto encerra o caso de um mistério que tem intrigado os astrónomos há mais de cinquenta anos.
Um mistério impregnado de história
A estrela gama-Cas (γ-Cas) é visível para os europeus todas as noites sem nuvens. Constitui o ‘ponto’ central da distinta constelação de Cassiopeia em forma de ‘W’.
Apesar da sua proeminência no céu noturno, tem estado envolta em mistério desde 1866, quando o astrónomo italiano Angelo Secchi notou algo estranho na sua assinatura luminosa. A sua “impressão digital” de hidrogénio era brilhante, enquanto em estrelas como o nosso Sol esta normalmente aparece como uma linha escura.
Esta estranha característica inaugurou uma nova classe de estrelas, chamadas estrelas ‘Be’, fundindo o ‘B’ associado às estrelas quentes massivas azul-esbranquiçadas com o ‘e’ da peculiar emissão de hidrogénio.
Demorou várias décadas até que os astrónomos compreendessem que estas emissões provinham de um disco rotativo de matéria ejectado pela estrela em rotação rápida. Esses discos podem formar-se e dispersar-se ao longo do tempo, resultando em variações no brilho da estrela. Isso o torna um alvo popular para astrônomos amadores ainda hoje.
À medida que as observações do telescópio se tornaram mais refinadas, foi possível monitorizar o movimento de gama-Cas, revelando que deve ter uma estrela companheira de baixa massa. Dado que a companheira permanece invisível para ser observada diretamente com telescópios, os astrónomos pensam que poderá ser uma anã branca – um objeto compacto com a massa do Sol, mas do tamanho da Terra.
Então, em meados da década de 1970, surgiu um novo mistério: descobriu-se que o gama-Cas brilhava em raios X incomuns de alta energia. Outros estudos descobriram que a origem deste brilho de raios X vem principalmente de plasma extremamente quente de 150 milhões de graus, brilhando com um brilho cerca de 40 vezes maior do que o normalmente esperado para estrelas tão massivas.
Com o surgimento dos telescópios espaciais de raios X, incluindo XMM-Newton da ESA, Chandra da NASA e o eROSITA liderada pela Alemanhaos astrônomos encontraram cerca de duas dúzias de estrelas do tipo gama-Cas com emissão de raios X incomum e semelhante, tornando-as um grupo especial entre as estrelas Be em geral.
As duas últimas teorias
Ao longo dos anos, a explicação para os raios X de alta energia resumiu-se a duas teorias concorrentes. Poderiam os campos magnéticos locais da estrela estar interagindo com os do disco circundante, produzindo o material quente? Ou serão os raios X gerados pelo material do disco da estrela Be caindo sobre a companheira anã branca?
Finalmente, existe um instrumento com precisão suficiente para resolver o mistério: o espectrômetro de alta resolução Resolve do XRISM. Numa campanha de observação dedicada, o XRISM revelou que as assinaturas do plasma quente seguem o movimento orbital da estrela companheira, de outra forma invisível. Por outras palavras, a companheira anã branca consome material de gama-Cas, emitindo raios X ao fazê-lo.
“O trabalho anterior utilizando o XMM-Newton realmente abriu caminho para o XRISM, permitindo-nos eliminar inúmeras teorias e provar qual das duas últimas teorias concorrentes estava correta”, diz Yaël. “É extremamente gratificante ter evidências diretas para finalmente resolver este mistério!”
Entender que os objetos gama-Cas são estrelas do tipo Be emparelhadas com uma anã branca que está acumulando material resolve o mistério dos raios-X. Mas também abre outra curiosidade em termos de como a população em geral este tipo de sistema binário se forma e evolui.
Há muito se esperava que tais pares fossem comuns, principalmente entre estrelas de baixa massa. No entanto, novas pesquisas mostram que são mais raras do que o previsto e, em vez disso, tendem a ocorrer em estrelas Be de grande massa.
“Acreditamos que a chave está em compreender como ocorrem exatamente as interações entre as duas estrelas”, diz Yaël. “Agora que conhecemos a verdadeira natureza do gama-Cas, podemos criar modelos especificamente para esta classe de sistemas estelares e atualizar a nossa compreensão da evolução binária em conformidade.”
“É incrível ver como este mistério se revelou lentamente ao longo dos anos”, diz Alice Borghese, investigadora da ESA especializada no campo da astrofísica de altas energias. “O XMM-Newton fez grande parte do trabalho de base para descartar várias teorias sobre gama-Cas. E agora, com a próxima geração de instrumentação avançada, o XRISM nos levou à linha de chegada.”
“Este resultado maravilhoso sublinha a forte colaboração entre as equipas Japonesa, Europeia e Americana do XRISM”, acrescenta Matteo Guainazzi, Cientista do Projecto XRISM da ESA. “Esta equipa internacional combina o conhecimento técnico e científico necessário para resolver os maiores mistérios do Universo de raios X e abrir novos caminhos para a investigação.”
Notas para editores
‘Movimento orbital detectado em linhas de emissão γ Cas Fe K’ por Y. Nazé et al é publicado em Astronomia e Astrofísica.
O XRISM (pronuncia-se krizz-em) foi lançado em 7 de setembro de 2023. É uma missão liderada pela Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) em parceria com a NASA e a ESA. Ele carrega dois instrumentos: um calorímetro de raios X chamado Resolve, capaz de medir a energia de fótons de raios X individuais para produzir um espectro em um nível sem precedentes de ‘resolução de energia’ (a capacidade de um instrumento de distinguir as ‘cores’ dos raios X), e uma câmera CCD de raios X de grande campo de visão para gerar imagens do campo circundante chamada Xtend.
