Gamma Cassiopeiae brilla da protagonista, ma il suo segreto è una nana bianca invisibile

Succede spesso di osservare, anche per decenni, stelle che mostrano caratteristiche molto peculiari rispetto a stelle simili e che gli astronomi non riescono proprio a spiegare.

Il mistero su tali stelle dura finché un'intuizione o il progresso tecnologico nel corso degli anni fornisce strumenti così potenti da scovare le cause della loro peculiarità.

Tra i misteri più recentemente risolti vi è quello della stella Gamma Cassiopeiae, la cui elevata emissione di raggi X rispetto a stelle simili è stata per tanti decenni un rompicapo.

Gamma Cassiopeiae, una stella troppo energetica

La stella Gamma Cassiopeiae, abbreviata in γ Cas, è la terza stella più brillante della costellazione di Cassiopea. Questa costellazione del cielo boreale ha la riconoscibile forma a “W”, e γ Cas ne occupa la posizione centrale.

Con una magnitudine apparente di circa +2, Gamma Cassiopeiae è ben visibile a occhio nudo. Anzi, come vedremo, è stata per lungo tempo persino “troppo visibile”, da nascondere la sua vicina compagna.

Questa stella appartiene alla classe delle stelle B, massicce, calde e di colore bianco-azzurro. In particolare, il suo spettro elettromagnetico presenta righe in emissione, per cui la sua classificazione esatta è Be, dove “e” sta per “emission”.

Il mistero attorno a questa stella è nato quando si è scoperto che emetteva molti più raggi X di quanto ne emettessero le altre stelle della stessa categoria Be. Infatti, le stelle Be ruotano così rapidamente che una parte della loro atmosfera esterna, soggetta a elevatissime forze centrifughe, viene espulsa formando un rigonfiamento equatoriale, quasi una sorta di disco, capace di emettere radiazione X.

La radiazione emessa da γ Cas è assolutamente superiore alla norma, a livelli ingiustificati. Nel corso dei decenni sono state formulate diverse ipotesi sul perché di tanta emissione X, ma mai nessuna fino ad ora era stata dimostrata.

Il mistero attorno a γ Cas è stato recentemente risolto con le osservazioni del telescopio XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) grazie al suo strumento di bordo Resolve, uno spettrometro ad alta risoluzione spaziale.

In seno a questa missione spaziale, l’astronomo Yaël Nazé del Fund for Scientific Research a Bruxell e collaboratori hanno monitorato γ Cas per circa 60 ore, distribuite in tre diverse date ed hanno trovato che il flusso di raggi X è soggetto a oscillazioni Doppler compatibili con il moto orbitale non di γ Cas ma della sua compagna, una nana bianca, la cui esistenza era stata per lungo tempo nascosta proprio dalla brillantezza di γ Cas.

XRISM e la nana bianca nascosta

La scoperta che l’emissione X proviene dalla vicina nana bianca e non dalla stella Be ha risolto il mistero. Infatti, γ Cas, come dicevamo a motivo dell' elevatissima rotazione, espelle gas formando un disco circumstellare. Una parte di questo gas viene catturato dalla gravità della nana bianca. L’impatto di questo gas sulla sua superficie genera un aumento così elevato di temperatura (si forma una "hot spot") da produrre emissione di raggi X.

In passato altri telescopi sensibili ai raggi X come XMM-Newton, Chandra ed eROSITA avevano identificato circa due dozzine di oggetti simili a γ Cas, con emissione X anomala superiore alle aspettative.

Le osservazioni di XRISM suggeriscono che anche queste potrebbero ospitare una compagna nana bianca responsabile dell’eccesso di emissione X. In tal caso, γ Cas potrebbe essere il prototipo di questa classe di sistemi binari ad emissione X formati da una stella Be ed una nana bianca .

Un mistero risolto e una nuova incongruenza

A modesto parere dello scrivente, il mistero non finisce qui. Molte stelle in sistemi binari si formano contemporaneamente, quindi hanno la stessa età. Pertanto, possiamo assumere che γ Cas e la nana bianca abbiano la stessa età.

Sappiamo anche che la rapidità con cui una stella evolve aumenta con la massa: le stelle più massicce raggiungono il fine vita molto prima delle stelle di piccola massa. E qui un nuovo mistero nasce.

La nana bianca è la fase evolutiva finale di stelle con massa inferiore a circa 8 masse solari. Al contrario, γ Cas ha una massa di circa 15 masse solari.

Come è possibile che la stella meno massiccia, e quindi ad evoluzione lenta, è già arrivata alla fase finale di evoluzione (una nana bianca), mentre la stella molto più massiccia, ad evoluzione rapida, è ancora in fase evolutiva giovane?

Gli autori dello studio non citano questa apparente incongruenza che lascia un mistero ancora da risolvere.

Riferimento allo studio

"Orbital motion detected in γ Cas Fe K emission lines" Yaël Nazé et al. A &A Volume 707, 2026 https://doi.org/10.1051/0004-6361/202558284