XRISM rješava misteriju poznate zvijezde

Zvijezda gama-Cas (γ-Cas) vidljiva je Europljanima svake vedre noći. Čini središnju 'točku' prepoznatljivog zviježđa Kasiopeje u obliku slova 'W'.

Unatoč svojoj istaknutosti na noćnom nebu, obavijena je velom misterije od 1866. godine kada je talijanski astronom Angelo Secchi primijetio nešto neobično u njezinom svjetlosnom potpisu. Njezin vodikov 'otisak prsta' bio je svijetao, dok se kod zvijezda poput našeg Sunca to obično vidi kao tamna linija.

Ova neobična značajka uvela je novu klasu zvijezda, nazvanih Be zvijezde, spajajući 'B' povezan s vrućim plavo-bijelim masivnim zvijezdama s 'e' iz neobične emisije vodika.

Trebalo je nekoliko desetljeća prije nego što su astronomi shvatili da te emisije dolaze iz rotirajućeg diska materije koju izbacuje brzorotirajuća zvijezda. Takvi se diskovi mogu s vremenom nakupljati i raspršivati, što rezultira varijacijama u sjaju zvijezde. Zbog toga je i danas popularna meta amaterskih astronoma.

Kako su teleskopska promatranja postajala sve preciznija, praćenje gibanja gama-Cas postalo je moguće, otkrivajući da mora imati zvijezdu pratilicu male mase. Budući da pratilac ostaje nevidljiv za izravno uočavanje teleskopima, astronomi misle da bi to mogao biti bijeli patuljak, kompaktni objekt mase Sunca, ali veličine Zemlje.

Zatim, sredinom 1970-ih, pojavila se nova misterija. Otkriveno je da gama-Cas sjaji u neobičnim visokoenergetskim rendgenskim zrakama. Daljnja istraživanja otkrila su da podrijetlo ovog rendgenskog sjaja uglavnom dolazi iz izuzetno vruće plazme na 150 milijuna stupnjeva, koja sjaji sjajem oko 40 puta većim od očekivanog za tako masivne zvijezde.

S pojavom rendgenskih svemirskih teleskopa, uključujući ESA-in XMM-Newton, NASA-in Chandra i njemački eROSITA , astronomi su pronašli oko dva tuceta zvijezda gama-Cas tipa sa sličnom, neobičnom rendgenskom emisijom, što ih čini posebnom skupinom među Be zvijezdama općenito.

Tijekom godina, objašnjenje za visokoenergetske rendgenske zrake svelo se na dvije suprotstavljene teorije. Mogu li lokalna magnetska polja zvijezde međudjelovati s magnetskim poljem okolnog diska, stvarajući vrući materijal? Ili su rendgenske zrake generirane materijalom diska zvijezde Be koji pada na bijelog patuljka pratitelja. 

Konačno, postoji instrument s dovoljno visokom preciznošću da riješi misterij: XRISM-ov spektrometar visoke rezolucije Resolve. Riječ je o misiji Japanske agencije za istraživanje svemira u partnerstvu s NASA-om i ESA-om, namijenjenoj proučavanju klastera galaksija, odljeva iz jezgri galaksija i tamne tvari.

U namjenskoj kampanji promatranja XRISM je otkrio da potpisi vruće plazme prate orbitalno kretanje inače nevidljive zvijezde pratilice. Drugim riječima, bijeli patuljak pratilac troši materijal iz gama-Cas, emitirajući X-zrake pritom.

Razumijevanje da su gama-Cas objekti zvijezde tipa Be uparene s bijelim patuljkom koji akrecira materijal rješava misterij X-zraka. Ali također otvara još jednu zanimljivost u smislu kako se šira populacija ove vrste binarnih sustava formira i razvija.

Dugo se očekivalo da su takvi parovi uobičajeni, uglavnom među zvijezdama male mase. Međutim, nova istraživanja pokazuju da su rjeđi nego što se predviđalo i umjesto toga se obično javljaju kod Be zvijezda velike mase.