アストロフィジストが特定した、既知で最もコンパクトな「3+1」型多重連星系

天体物理学界は、TIC 120362137という星系を、これまでに発見された中で最もコンパクトな「3+1」型の多重連星系として特定しました。2026年3月に学術誌『Nature Communications』で発表されたこの発見は、階層構造における極限の重力相互作用を研究するための貴重な機会を提供しています。ハンガリーのセゲド大学に所属する天文学者タマシュ・ボルコヴィツ氏が率い、中国、チェコ、スロバキアの専門家も参加したこの研究は、密集した星団の力学と長期的な安定性に新たな光を当てています。

TIC 120362137の構造は、密接に結合した3つの恒星が核を形成し、その周囲を4番目の遠い星が公転するという極めて珍しいものです。科学者たちの計算によれば、内側の3つの構成要素は非常に接近しており、太陽系でいえば水星の公転軌道内に収まるほどの範囲に密集しています。一方、外側の4番目の星は、太陽から木星までの距離に相当する範囲内を回っています。特筆すべきは、内側の3つの星は太陽よりも質量が大きく高温であるのに対し、外側の星は我々の太陽に似た性質を持っている点です。地球から約1900光年離れた場所に位置するこの星系は、一番外側の星の公転周期がわずか約1046日であり、既知の「3+1」型システムの中で最短記録を更新しました。

内側の核には、3.3日の周期で互いを隠し合う食連星が含まれており、これがさらに51.3日周期で3番目の星の周りを回っています。このような複雑なシステムの発見は容易ではなく、食の分析を通じて4番目の要素を特定するには長期間の観測が必要です。今回のデータ収集は、2019年から2024年にかけてNASAのTESS（トランジット系外惑星探索衛星）によって行われ、アリゾナ州マウント・ホプキンスにある1.5メートル・ティリンハスト望遠鏡に設置されたTRES（ティリンハスト・リフレクター・エシェル分光器）などの地上観測データと統合されました。この種のシステムとしては初めて、4つすべての星のスペクトルが直接捉えられ、質量や軌道の正確な算出が可能となりました。

数値シミュレーションの結果、星同士が極めて接近しているため、将来的に質量移動と合体が避けられないことが示されています。予測によれば、約93億9000万年後、この4重連星は安定した一対の白色矮星へと進化します。まず内側の主星がパートナーと合体して天体A'を形成し、その約2億7600万年後にA'が3番目の星Bと合体して巨大な星ABとなります。このABが最終的に崩壊して白色矮星になります。外側の4番目の星も同様のプロセスを経て2つ目の白色矮星となり、最終的には軌道周期約44日の白色矮星バイナリとして残ります。この発見は、超高密度な星の構成が最終的な進化に至るまで数十億年にわたって存続できるというモデルを実証するものです。

市民科学者もTESSのデータ分析に貢献したTIC 120362137の発見は、星形成プロセスを理解する上での階層システムの重要性を強調しています。4つすべての構成要素のスペクトルを直接検出できたことは、光度曲線のみに頼る従来の手法を超えた方法論的な進歩です。このように精密なバランスを保つシステムの研究は、極限の密度条件下における恒星進化論を検証するための極めて価値の高いデータを提供しています。このような特異な天体の観測は、宇宙における多重連星系の多様性と、そのダイナミックな未来を我々に示しています。