Les astrophysiciens identifient le système stellaire quadruple de type « 3+1 » le plus compact jamais observé

La communauté astrophysique vient de franchir une étape majeure avec l'identification du système TIC 120362137, désormais reconnu comme l'amas stellaire multiple de type « 3+1 » le plus compact jamais répertorié. Cette découverte, dont les détails ont été publiés dans la revue Nature Communications en mars 2026, offre une perspective inédite sur les interactions gravitationnelles extrêmes au sein des structures hiérarchiques. Sous la direction de l'astronome hongrois Tamás Borkovits de l'Université de Szeged, une équipe internationale comprenant des experts de Chine, de République tchèque et de Slovaquie a mis en lumière la dynamique complexe et la stabilité à long terme de ces ensembles stellaires particulièrement denses.

L'organisation structurelle de TIC 120362137 se compose d'un noyau de trois étoiles étroitement liées, autour duquel gravite une quatrième étoile plus distante. Selon les calculs rigoureux des chercheurs, les trois composantes internes sont si proches les unes des autres qu'elles pourraient tenir dans l'espace délimité par l'orbite de Mercure autour du Soleil. Quant à la quatrième étoile, son orbite se situe à une distance comparable à celle séparant Jupiter de notre astre central. Il est intéressant de noter que les trois étoiles du cœur sont plus massives et plus chaudes que le Soleil, tandis que le membre extérieur présente des caractéristiques similaires à celles de notre propre étoile.

Située à environ 1900 années-lumière de la Terre, cette configuration bat tous les records de proximité : la période orbitale de l'étoile la plus lointaine n'est que de 1046 jours environ, une durée nettement inférieure à celle de tout autre système « 3+1 » connu à ce jour. Le cœur interne du système abrite une binaire à éclipses avec une période de révolution de 3,3 jours terrestres, laquelle orbite elle-même autour d'une troisième étoile tous les 51,3 jours. La détection de tels systèmes s'avère extrêmement ardue, car l'identification d'un quatrième composant par l'analyse des éclipses nécessite des périodes d'observation prolongées.

Pour cette étude, les données ont été recueillies par le satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA entre 2019 et 2024, puis corrélées avec des observations au sol provenant d'installations de pointe comme le Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph (TRES). Pour la première fois dans un tel système, les signatures spectrales des quatre étoiles ont été capturées directement, permettant une détermination précise de leurs masses et de leurs trajectoires. Le spectrographe TRES, monté sur le télescope Tillinghast de 1,5 mètre au Mont Hopkins en Arizona, a joué un rôle crucial dans la confirmation de la présence de cette quatrième étoile.

Les simulations numériques effectuées par les chercheurs pointent vers un avenir marqué par des transferts de masse inévitables et des fusions stellaires en raison de la proximité extrême des astres. Les projections indiquent que dans environ 9,39 milliards d'années, ce quatuor évoluera pour devenir une paire stable de naines blanches. Le processus débutera par la fusion du composant primaire interne avec son partenaire pour former un corps céleste désigné A'. Environ 276 millions d'années plus tard, A' fusionnera avec la troisième étoile B pour créer une étoile massive AB, qui finira par s'effondrer en naine blanche. Parallèlement, la quatrième étoile externe suivra un chemin évolutif similaire pour devenir une seconde naine blanche.

Au terme de cette métamorphose, le système subsistera sous la forme d'un duo binaire de naines blanches avec une période orbitale d'environ 44 jours. L'identification de TIC 120362137, qui a bénéficié de la contribution de scientifiques citoyens dans l'analyse des données de TESS, souligne l'importance capitale des systèmes hiérarchiques pour la compréhension de la formation des étoiles. La capacité de détecter directement les spectres de chacun des quatre composants représente une avancée méthodologique majeure, dépassant les simples conclusions tirées des courbes de luminosité. L'étude de ces systèmes parfaitement équilibrés fournit des données précieuses pour mettre à l'épreuve les théories de l'évolution stellaire dans des conditions de densité extrême, confirmant la capacité de telles structures à subsister pendant des milliards d'années.