Selama 50 tahun terakhir, para astronom dibuat bingung oleh sebuah bintang raksasa yang berkedip-kedip dengan pancaran sinar-X yang kuat dan tidak menentu.

Sekarang, akhirnya kita punya observasi yang cukup detail untuk mengonfirmasi dugaan yang sudah lama ada. Emisi sinar-X dari bintang biru masif gamma Cassiopeia (γ Cas) sebenarnya bukan berasal dari bintang itu sendiri, melainkan dari katai putih kecil yang tak terlihat. Katai putih ini sedang ‘menghisap’ material dari pendampingnya yang lebih besar, memanaskan material tersebut hingga suhu ekstrem saat jatuh ke arahnya.

“Ada upaya intensif selama puluhan tahun dari banyak kelompok riset untuk memecahkan misteri γ Cas,” kata astrofisikawan Yaël Nazé dari Universitas Liège di Belgia. “Dan berkat pengamatan presisi tinggi dari XRISM, kita akhirnya berhasil.”

Sistem γ Cas sebenarnya terdiri dari beberapa bintang yang terkunci dalam tarian orbit yang rumit, sekitar 550 tahun cahaya jauhnya di puncak tengah huruf “W” konstelasi Cassiopeia. Bintang terbesar dan tercerah di sistem ini adalah bintang tipe Be biru-putih dengan massa sekitar 15 kali massa Matahari – faktanya, ini adalah bintang Be pertama yang teridentifikasi, sejak tahun 1866.

Karena itu, ia dianggap sebagai contoh utama untuk kelas spektrumnya. Tapi dalam beberapa dekade terakhir, muncul beberapa perilaku membingungkan. Gangguan atmosfer Bumi berarti kita tidak bisa melihat sinar-X bintang, jadi baru setelah kita meluncurkan observatorium ke orbit Bumi pada tahun 1970-an, astronom melihat tanda sinar-X energi tinggi yang aneh dari γ Cas.

Emisi itu 40 kali lebih terang dari yang diperkirakan untuk bintang sekelasnya. Analisis lebih lanjut menunjukkan bahwa sinar-X itu berasal dari plasma yang dipanaskan super-ekstrem hingga suhu 150 juta kelvin.

Mekanisme yang mendorong pemanasan ini akhirnya meruncing pada dua teori yang bersaing.

“Beberapa skenario telah diajukan untuk menjelaskan emisi ini,” kata Nazé. “Salah satunya melibatkan rekoneksi magnetik lokal antara permukaan bintang Be dan piringannya. Yang lain menyarankan sinar-X terkait dengan pendamping, entah itu bintang yang lapisan luarnya terkupas, bintang neutron, atau katai putih yang sedang mengakresi.”

Nah, menemukan pendamping kecil dari sebuah bintang besar itu sangat sulit, dan γ Cas ini especially tricky. Ia sangat besar, sangat panas, dan sangat terang – bukan cuma terlihat mata telanjang, tapi cukup menonjol hingga menjadi bintang utama di sebuah konstelasi besar.

Sementara katai putih, sebaliknya, berukuran kecil (kira-kira seukuran Bumi) dan tak terlihat mata telanjang. Katai putih yang orbitnya cukup dekat dengan bintang Be hingga cahayanya tampak berasal dari bintang Be, tentu tidak mudah dibedakan.

Tugas ini membutuhkan teleskop sinar-X yang cukup kuat untuk melacak emisi energi tinggi ke pola orbital – dan di sinilah misi gabungan JAXA-ESA-NASA, X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM, berperan.

Para peneliti menggunakan satelit ini untuk mengamati γ Cas pada Desember 2024, serta Februari dan Juni 2025. Datanya mengungkap bahwa tanda sinar-X mengikuti pola orbital dengan periode sekitar 203 hari.

“Spektrumnya menunjukkan bahwa tanda-tanda plasma suhu tinggi berubah kecepatan antara tiga pengamatan, mengikuti gerak orbital katai putih, bukan gerak orbital bintang Be,” jelas Nazé.

“Pergeseran ini terukur dengan reliabilitas statistik tinggi. Ini sebenarnya bukti langsung pertama bahwa plasma ultra-panas yang bertanggung jawab atas sinar-X terkait dengan pendamping kompaknya, bukan dengan bintang Be itu sendiri.”

Analisis cahaya sinar-X juga menunjukkan bahwa pelakunya adalah sebuah katai putih dengan medan magnet. Kedua bintang ini saling mengorbit, gravitasi yang dihasilkan katai putih padat itu ‘menyedot’ material dari pendamping Be-nya yang mengembang. Material tersebut kemudian dialirkan sepanjang garis medan magnet katai putih ke kutub-kutubnya, di mana ia memanas saat jatuh ke atmosfer katai putih.

Ini sangat menarik, karena mengonfirmasi tipe biner bintang yang sudah lama diprediksi: pasangan Be-katai putih. Sekilas, sistem ini tampak seperti pasangan aneh. Bintang bermassa sekitar 15 Matahari diperkirakan hanya berusia sekitar 10 juta tahun (untuk konteks, Matahari kita berusia sekitar 4,6 miliar tahun), yang berarti bintang besar ini cukup muda.

Pendampingnya kemungkinan berakar jauh lebih tua. Katai putih adalah sisa inti mati yang ultra-padat dari sebuah bintang yang massanya dulu bisa mencapai delapan kali massa Matahari sebelum mengusir sebagian besar materialnya; bintang seperti itu punya masa hidup beberapa miliar tahun.

Namun, para ilmuwan lama menduga bahwa pasangan Be-katai putih bisa menjadi bagian dari evolusi sistem yang dulunya lebih seimbang.

Terkait: Sistem Bintang Superlangka Ini Adalah Kecelakaan Kosmik Raksasa yang Menunggu Waktu Terjadi

Berdasarkan model, jika sebuah biner terdiri dari dua bintang yang cukup besar dengan satu sedikit lebih besar, yang lebih besar bisa mencapai akhir hidupnya lebih dulu, mengembang hingga bintang pendamping yang lebih kecil bisa menghisap sebagian massanya secara gravitasi.

Lama-kelamaan, bintang yang lebih kecil itu tumbuh menjadi bintang Be, sementara sisa bintang yang lebih besar runtuh menjadi katai putih dengan massa hingga 1,4 kali massa Matahari.

Tanda-tanda tipe biner ini pernah terlihat sebelumnya, tapi – mungkin pas, mengingat statusnya sebagai bintang Be model – γ Cas mengonfirmasinya, memberi para ilmuwan alat baru untuk menafsirkan sinyal serupa di sekitar bintang Be lain.

“Kami pikir kuncinya ada pada memahami bagaimana tepatnya interaksi terjadi antara kedua bintang,” kata Nazé. “Sekarang kita tahu sifat sebenarnya dari gamma-Cas, kita bisa membuat model khusus untuk kelas sistem bintang ini, dan memperbarui pemahaman kita tentang evolusi biner.”

Penemuan ini telah dipublikasikan di jurnal Astronomy & Astrophysics.