Astrophysiker identifizieren das kompakteste bekannte hierarchische Vierfachsternsystem vom Typ „3+1“

Die astrophysikalische Gemeinschaft hat das System TIC 120362137 als das kompakteste bisher bekannte Mehrfachsternsystem des Typs „3+1“ eingestuft. Diese Entdeckung, die im März 2026 in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, bietet eine außergewöhnliche Gelegenheit, extreme gravitative Wechselwirkungen in hierarchischen Strukturen zu untersuchen. Unter der Leitung des ungarischen Astronomen Tamás Borkovits von der Universität Szeged und unter Beteiligung von Experten aus China, Tschechien sowie der Slowakei wirft die Studie neues Licht auf die Dynamik und die langfristige Stabilität extrem dicht gepackter Sternenansammlungen.

Die strukturelle Zusammensetzung von TIC 120362137 besteht aus drei eng verbundenen Sternen, die einen zentralen Kern bilden, während ein vierter, weiter entfernter Stern diesen Kern umkreist. Wissenschaftliche Berechnungen zeigen, dass die drei inneren Komponenten so nah beieinander liegen, dass sie bequem innerhalb der Umlaufbahn des Merkur um die Sonne Platz fänden. Der vierte, äußere Stern bewegt sich in einer Distanz, die dem Bereich zwischen der Jupiterbahn und der Sonne entspricht. Bemerkenswert ist, dass die drei inneren Sterne sowohl massereicher als auch heißer als unsere Sonne sind, wohingegen die äußere Komponente unserem Heimatstern ähnelt. In einer Entfernung von rund 1900 Lichtjahren bricht diese Konfiguration Rekorde: Die Umlaufzeit des äußersten Sterns beträgt lediglich etwa 1046 Tage, was signifikant kürzer ist als bei jedem anderen bekannten „3+1“-System.

Das innere Zentrum beherbergt ein bedeckungsveränderliches Doppelsternsystem mit einer Periode von 3,3 Erdtagen, welches wiederum alle 51,3 Tage einen dritten Stern umrundet. Der Nachweis solcher komplexen Gebilde gilt als schwierig, da die Identifizierung der vierten Komponente mittels Finsternisanalysen langwierige Beobachtungsreihen erfordert. Die Daten wurden primär durch den NASA-Satelliten TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) zwischen 2019 und 2024 gesammelt und mit bodengestützten Messungen kombiniert, etwa durch den Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph (TRES). Zum ersten Mal konnten bei einem solchen System die Spektralsignaturen aller vier Sterne direkt nachgewiesen werden, was präzise Massen- und Bahnberechnungen ermöglichte. Der TRES-Spektrograph am 1,5-Meter-Tillinghast-Teleskop auf dem Mount Hopkins in Arizona lieferte die entscheidende Bestätigung für die vierte Komponente.

Computergestützte Simulationen sagen für die Zukunft einen unvermeidlichen Massentransfer und die Verschmelzung der Komponenten voraus, bedingt durch die extreme Nähe der Sterne. In etwa 9,39 Milliarden Jahren wird sich das Quartett laut Prognosen zu einem stabilen Paar aus Weißen Zwergen entwickeln. Der Prozess beginnt damit, dass die innere Primärkomponente mit ihrem Partner zum Objekt A' verschmilzt. Rund 276 Millionen Jahre später wird A' mit dem dritten Stern B verschmelzen, um den massiven Stern AB zu bilden, der schließlich zu einem Weißen Zwerg kollabiert. Der äußere vierte Stern durchläuft eine ähnliche Entwicklung und wird zum zweiten Weißen Zwerg, sodass das System am Ende ein Binärpaar Weißer Zwerge mit einer Umlaufzeit von etwa 44 Tagen bildet. Dieser Fund bestätigt empirisch die Modelle zur Stabilität extrem dichter Sternkonfigurationen über Milliarden von Jahren hinweg.

Die Entdeckung von TIC 120362137, an deren Datenauswertung durch TESS auch Freiwillige im Rahmen von Citizen-Science-Projekten beteiligt waren, verdeutlicht die Relevanz hierarchischer Systeme für das Verständnis der Sternentstehung. Die Fähigkeit, die Spektren aller vier Sterne direkt zu erfassen, stellt einen methodischen Durchbruch dar, der weit über Analysen reiner Lichtkurven hinausgeht. Die Erforschung solch fein abgestimmter Systeme liefert fundamentale Erkenntnisse, um Theorien der Sternentwicklung unter Bedingungen extremer Materiedichte auf die Probe zu stellen.