In unseren Breiten lässt sich in jeder klaren Nacht in Richtung Norden das Sternbild Kassiopeia sichten, wegen seiner markanten Form oft auch als »Himmels-W« bezeichnet. In der Mitte des »W« befindet sich der Stern Gamma Cassiopeiae oder kurz Gamma Cas, der gut mit dem bloßen Auge zu sehen ist. Bei ihm wurde schon vor einem halben Jahrhundert energiereiche Röntgen- und Gammastrahlung aufgespürt, deren Ursprung lange rätselhaft blieb. Das Geheimnis konnte nun gelüftet werden, wie eine Forschungsgruppe um Yaël Nazé an der belgischen Universität von Lüttich in einer im März in der Fachzeitschrift »Astronomy & Astrophysics« veröffentlichten Arbeit berichtet: Der Ursprung der energiereichen Strahlung ist demnach ein Weißer Zwerg, auf den Materie einfällt. Die entscheidenden Hinweise dafür lieferte die japanische X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM), an der auch die Europäische Weltraumagentur ESA beteiligt ist.

Gamma Cas ist ein 550 Lichtjahre von der Erde entfernter Hauptreihenstern des Spektraltyps »B« mit der 16-fachen Masse der Sonne und etwa der 35 000-fachen Leuchtkraft. Bei ihm fiel vor langer Zeit auf, dass in seinem Spektrum die Wasserstofflinien nicht dunkel erscheinen, sondern hell – es muss also eine zusätzliche Emissionsquelle von Wasserstoff geben. Daher erhielt Gamma Cas die spektrale Bezeichnung »Be«; das »e« steht für Emission.

Verantwortlich für die zusätzliche Strahlung ist eine Scheibe aus heißem Gas, die den Stern an seinem Äquator umgibt; das war bereits aus vorhergehenden Studien bekannt. Diese Scheibe entstand dadurch, dass der Stern rasend schnell rotiert – etwa einmal alle 1,2 Tage bei einem Durchmesser, der dem Zehnfachen unserer Sonne entspricht. Dadurch kann die Fliehkraft am Äquator die Oberflächenschwerkraft von Gamma Cas überwinden, sodass Gas ins All entweicht und sich in einer Scheibe um den Stern ansammelt.

Die Freisetzung des Materials geschieht nicht gleichförmig, sondern kann mit der Zeit schwanken. Dadurch ändert sich auch die Helligkeit von Gamma Cas deutlich, er gehört damit zu den sogenannten veränderlichen Sternen. Weitere spektrale Untersuchungen ergaben zusätzlich, dass Gamma Cas einen engen, massearmen Begleiter besitzt, einen Weißen Zwerg. Er ist nicht direkt sichtbar, sondern lässt sich nur an Änderungen im Spektrum des Doppelsternsystems erkennen.

Bereits Mitte der 1970er-Jahre, mit dem Aufkommen der ersten Röntgen- und Gammastrahlensatelliten, offenbarte sich Gamma Cas als eine außergewöhnlich starke Quelle für diese Art der energiereichen Strahlung am Himmel. Sie stammt von extrem heißem Gas mit einer Temperatur von rund 150 Millionen Grad Celsius und ist etwa 40-mal stärker als bei einem gewöhnlichen Be-Stern. Doch bis heute blieb die Frage, wo sich dieses im System von Gamma Cas befindet.

Nun kamen die Beobachtungsdaten des Satelliten XRISM ins Spiel, mit dem die Forschungsgruppe um Nazé den Stern Gamma Cas in hoher zeitlicher Auflösung untersuchen konnte. Es zeigte sich, dass die Strahlungssignatur des heißen Gases der Umlaufbewegung des Weißen Zwergs um den Hauptstern folgt. Daraus ergibt sich folgendes Szenario: Materie aus der heißen Scheibe um den Hauptstern tritt auf den Weißen Zwerg über, sammelt sich auch dort in einer Akkretionsscheibe an und stürzt schließlich auf dessen Oberfläche. Dabei wird das Gas enorm aufgeheizt und setzt die energiereiche Strahlung frei.