Звезда γ Кассиопеи, расположенная в созвездии Кассиопеи и доступная для наблюдения без использования оптических приборов, на протяжении пятидесяти лет вызывает затруднения у астрофизиков. Она излучает рентгеновское излучение с необычайно высокой интенсивностью и температурой, что не согласуется с характеристиками, которые обычно наблюдаются у массивных звезд. Наблюдения, проведенные с помощью прибора Resolve на борту японского телескопа XRISM, позволили установить, что это излучение исходит от белого карлика, вращающегося вокруг γ Кассиопеи. Это также подтверждает существование семейства двойных систем, наличие которых давно предсказывалось, но так и не было подтверждено. Результаты исследования, проведенного астрономами из Льежского университета, были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
Гамма Кассиопеи – первая звезда, классифицированная как звезда типа Be, что произошло в 1866 году итальянским астрономом Анджело Секки. Звезды типа Be характеризуются быстрым вращением и большой массой, а также регулярно выбрасывают вещество. Это вещество формирует вокруг звезды диск, который можно обнаружить по специфическим линиям в оптическом спектре. В 1976 году было установлено, что гамма-Кассиопеи излучает рентгеновские лучи, обладающие светимостью примерно в 40 раз превышающей светимость звезд сопоставимой массы. При этом плазма нагревается до температуры, превышающей 100 миллионов градусов, и демонстрирует значительные колебания. В ходе наблюдений, проведенных в течение двух десятилетий с использованием крупных космических обсерваторий, было выявлено около 20 объектов, обладающих схожими характеристиками, что привело к формированию подкласса звезд, известных как «аналоги гамма-Кассиопеи».
«Яэль Назе, астроном из Льежского университета, рассказывает, что для объяснения этого излучения было предложено несколько версий. Одна из них предполагала локальное магнитное пересоединение между поверхностью звезды Ве и ее аккреционным диском. Другие сценарии связывали рентгеновское излучение с наличием компаньона – звезды, потерявшей внешние слои, нейтронной звезды или аккрецирующего белого карлика. Астрономы из Льежского университета уже исключили первые два варианта, поскольку наблюдения противоречат теоретическим прогнозам. Аккрецирующий белый карлик и магнитные взаимодействия по-прежнему оставались возможными объяснениями, однако ни одно из наблюдений не позволило сделать окончательный выбор.
Для выяснения данного вопроса, специалисты провели исследование, используя микрокалориметр Resolve. Благодаря прибору, обеспечивающему спектры с исключительной точностью и открывающему новую эру в астрофизике высоких энергий, удалось получить ценные данные. Наблюдения проводились трижды: в декабре 2024 года, в феврале и в июне 2025 года. Они охватывали полный цикл орбитального движения двойной системы с периодом в 203 дня.
«Спектры продемонстрировали, что свойства высокотемпературной плазмы зависят от скорости движения белого карлика по орбите, а не от скорости движения звезды типа Be», – отмечает исследователь. «Этот сдвиг был зафиксирован с высокой степенью статистической значимости. Фактически, это первое непосредственное подтверждение того, что сверхгорячая плазма, являющаяся источником рентгеновского излучения, связана с компактным компаньоном, а не с самой звездой типа Be».
Ограниченная протяженность этих сигнатур (примерно 200 км/с) предоставляет ценные сведения. Эти данные позволяют исключить вероятность отсутствия магнитного поля у белого карлика и аккреции, происходящей во внутренних слоях диска, характеризующихся быстрым вращением и, как следствие, формирующих сигнатуры с большой шириной. Следовательно, полученные данные свидетельствуют о наличии магнитного поля у белого карлика: диск имеет ограниченный размер, а магнитное поле направляет аккрецирующий материал к полюсам (см. рисунок).
Полученные данные позволяют установить, что Гамма Кассиопеи и подобные ей звезды представляют собой двойные системы, включающие в себя звезду класса Be и белый карлик. Наличие таких объектов предсказывалось ранее, однако прямых подтверждений этому не было. Специалисты из Университета Льежа также определили две характерные черты этой группы звезд: она преимущественно состоит из массивных звезд класса Be, составляющих приблизительно 10% от общего числа. Тем не менее, теоретические расчеты предполагали, что доля массивных звезд будет выше, а также что в этой популяции присутствуют звезды с меньшей массой.
Замеченное расхождение указывает на необходимость пересмотра существующих представлений о бинарной эволюции, в частности, касательно эффективности переноса массы между элементами. Этот вывод подтверждается результатами нескольких недавних независимых исследований. Следовательно, решение этой загадки предопределяет перспективные направления для многолетних изысканий. Изучение эволюции двойных систем крайне важно для исследования, например, гравитационных волн, поскольку именно массивные двойные системы испускают их на завершающем этапе своего существования.
[Фото: University of Liège / Y.Nazé]