Nằm trong chòm sao Cassiopeia, ngôi sao Gamma Cassiopeiae (γ Cas) từ lâu được biết đến với khả năng phát ra tia X có năng lượng và nhiệt độ cao bất thường, vượt xa những gì người ta kỳ vọng ở một ngôi sao khối lượng lớn thông thường.

Nhờ các quan sát mới từ kính thiên văn không gian XRISM của Nhật Bản, các nhà khoa học đã xác định nguồn gốc của hiện tượng này: một sao lùn trắng “ẩn mình” đang hút vật chất từ ngôi sao chủ. Phát hiện này cũng xác nhận một loại hệ sao đôi từng được dự đoán từ lâu nhưng chưa từng được chứng minh rõ ràng.

Sao Be và những đặc điểm đặc biệt

γ Cassiopeiae là ngôi sao đầu tiên thuộc loại “Be” — một nhóm sao quay cực nhanh và thường xuyên phóng vật chất ra không gian, tạo thành một đĩa khí bao quanh.

Từ năm 1976, các nhà khoa học phát hiện ngôi sao này phát tia X mạnh gấp khoảng 40 lần các sao tương tự. Nguồn phát xạ này đến từ plasma có nhiệt độ vượt quá 100 triệu độ và biến đổi rất nhanh. Sau đó, khoảng 20 ngôi sao khác có đặc điểm tương tự cũng được tìm thấy, được gọi là nhóm “tương tự γ Cas”.

Những giả thuyết cạnh tranh

Trong nhiều năm, các nhà khoa học đưa ra nhiều giả thuyết để giải thích nguồn tia X bất thường này. Một số cho rằng đó là do tương tác từ trường giữa bề mặt sao và đĩa khí. Những giả thuyết khác lại cho rằng có một thiên thể đồng hành — như sao neutron hoặc sao lùn trắng — chịu trách nhiệm.

Các quan sát trước đây đã loại trừ khả năng sao neutron và các loại sao bị “lột vỏ”, nhưng vẫn chưa đủ bằng chứng để chọn giữa hai khả năng còn lại: tương tác từ trường hay sao lùn trắng.

Quan sát mới hé lộ sự thật

Để giải quyết bí ẩn, nhóm nghiên cứu đã sử dụng thiết bị Resolve — một công cụ đo phổ tia X cực kỳ chính xác trên XRISM. Các quan sát kéo dài từ cuối năm 2024 đến giữa năm 2025, bao phủ toàn bộ chu kỳ quỹ đạo 203 ngày của hệ sao.

Kết quả cho thấy các tín hiệu plasma siêu nóng thay đổi vận tốc theo chuyển động của một thiên thể đồng hành — chứ không phải bản thân sao Be. Đây là bằng chứng trực tiếp đầu tiên chứng minh rằng nguồn phát tia X nằm ở một vật thể nhỏ gọn quay quanh ngôi sao.

Vai trò của sao lùn trắng từ tính

Dữ liệu cũng cho thấy sao lùn trắng này có từ trường mạnh. Vật chất từ ngôi sao Be không rơi tự do vào nó mà bị dẫn hướng theo từ trường về các cực, tạo ra bức xạ tia X đặc trưng.

Phát hiện này loại trừ kịch bản sao lùn trắng không từ tính, vốn sẽ tạo ra tín hiệu phổ rộng hơn nhiều do vật chất rơi vào với tốc độ cao.

Xác nhận một lớp hệ sao mới

Kết quả nghiên cứu khẳng định rằng γ Cas thuộc về một lớp hệ sao đôi gồm sao Be và sao lùn trắng — một loại hệ đã được dự đoán từ lâu nhưng chưa từng được xác nhận rõ ràng.

Đáng chú ý, nhóm hệ này chiếm khoảng 10% các sao Be, chủ yếu là những sao có khối lượng lớn — trái với dự đoán trước đây cho rằng chúng phổ biến hơn và liên quan nhiều đến các sao khối lượng thấp.

Ý nghĩa rộng hơn

Việc giải mã bí ẩn kéo dài 50 năm không chỉ giúp hiểu rõ hơn về Gamma Cassiopeiae mà còn buộc các nhà khoa học phải xem xét lại các mô hình tiến hóa của hệ sao đôi.

Hiểu rõ những hệ như vậy đặc biệt quan trọng, bởi chúng có thể là tiền thân của các hiện tượng cực đoan trong vũ trụ — bao gồm cả các nguồn phát sóng hấp dẫn khi các sao khối lượng lớn kết thúc vòng đời.

Sau nửa thế kỷ, một trong những bí ẩn lâu đời của thiên văn học cuối cùng đã có lời giải — và đồng thời mở ra nhiều câu hỏi mới cho tương lai.