Astrofysici identificeren meest compacte viervoudige sterrensysteem van het type '3+1'

De astrofysische gemeenschap heeft een opmerkelijke ontdekking gedaan met de identificatie van het systeem TIC 120362137. Dit systeem staat nu te boek als het meest compacte bekende meervoudige sterrencluster van het type "3+1". De bevindingen, die in maart 2026 in het tijdschrift Nature Communications werden gepubliceerd, bieden wetenschappers een zeldzame kans om extreme gravitationele interacties binnen hiërarchische structuren te bestuderen. Het onderzoek werd geleid door de Hongaarse astronoom Tamás Borkovits van de Universiteit van Szeged, met ondersteuning van experts uit China, Tsjechië en Slowakije. Deze internationale samenwerking werpt nieuw licht op de dynamiek en de stabiliteit op lange termijn van dergelijke dichtbevolkte stellaire ensembles.

De architectuur van TIC 120362137 is fascinerend en bestaat uit drie nauw verbonden sterren die een kern vormen, waaromheen een vierde, meer afgelegen ster cirkelt. Volgens berekeningen van de onderzoekers staan de drie binnenste componenten zo dicht bij elkaar dat ze binnen de baan van Mercurius om de zon zouden passen. De vierde, buitenste ster bevindt zich op een afstand die vergelijkbaar is met de ruimte tussen de banen van Jupiter en de zon. Opvallend is dat de drie binnenste sterren massiever en heter zijn dan onze zon, terwijl de buitenste component sterke gelijkenissen vertoont met onze eigen ster. Gelegen op een afstand van ongeveer 1900 lichtjaar, vestigt deze configuratie een record: de omlooptijd van de buitenste ster bedraagt slechts 1046 dagen, wat aanzienlijk korter is dan bij elk ander bekend "3+1"-systeem.

De binnenste kern van het systeem bevat een eclipserende dubbelster met een omlooptijd van 3,3 aardse dagen, die op haar beurt elke 51,3 dagen om een derde ster draait. Het opsporen van dergelijke complexe systemen is een uitdaging, omdat het identificeren van een vierde component via eclipsanalyse langdurige observaties vereist. De benodigde gegevens werden verzameld door de TESS-satelliet (Transiting Exoplanet Survey Satellite) van de NASA tussen 2019 en 2024. Deze data werden gecombineerd met metingen van observatoria op de grond, waaronder de Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph (TRES). Voor het eerst bij een dergelijk systeem werden de spectrale sporen van alle vier de sterren direct vastgelegd, wat nauwkeurige berekeningen van hun massa's en banen mogelijk maakte. De TRES-spectrograaf, gemonteerd op de 1,5-meter Tillinghast-telescoop op Mount Hopkins in Arizona, bevestigde definitief de aanwezigheid van de vierde ster.

Numerieke simulaties voorspellen een onvermijdelijke toekomst van massaoverdracht en fusies door de extreme nabijheid van de sterren. Naar verwachting zal het kwartet over ongeveer 9,39 miljard jaar evolueren naar een stabiel paar witte dwergen. De binnenste primaire component zal eerst versmelten met zijn partner tot een nieuw lichaam, A'. Ongeveer 276 miljoen jaar later zal A' samensmelten met de derde ster B, waardoor een massieve ster AB ontstaat die uiteindelijk inklapt tot een witte dwerg. De buitenste vierde ster zal een soortgelijk proces ondergaan en een tweede witte dwerg vormen. Het uiteindelijke systeem zal bestaan uit een binair paar witte dwergen met een omlooptijd van ongeveer 44 dagen. Deze ontdekking bevestigt empirisch de modellen die de stabiliteit van extreem dichte stellaire configuraties voorspellen over miljarden jaren.

Bij de analyse van de TESS-gegevens voor TIC 120362137 speelden ook burgerwetenschappers een belangrijke rol, wat het belang van hiërarchische systemen voor het begrijpen van stervormingsprocessen onderstreept. Het vermogen om de spectra van alle vier de componenten direct te detecteren is een methodologische mijlpaal die verder gaat dan eerdere conclusies die enkel op lichtcurven waren gebaseerd. De studie van dergelijke nauwkeurig uitgebalanceerde systemen levert waardevolle data op voor het testen van theorieën over stellaire evolutie onder omstandigheden van extreme dichtheid.