Astrofizycy odkryli najbardziej zwartą strukturę wielokrotną typu „3+1” (TIC 120362137)

Wspólnota astrofizyczna zidentyfikowała system gwiezdny TIC 120362137 jako najbardziej kompaktowe znane skupisko wielokrotne o strukturze typu „3+1”. Odkrycie to, szczegółowo opisane w prestiżowym czasopiśmie „Nature Communications” w marcu 2026 roku, otwiera nowe możliwości badania ekstremalnych oddziaływań grawitacyjnych w układach hierarchicznych. Pracami badawczymi kierował węgierski astronom Tamás Borkovits z Uniwersytetu w Segedynie, współpracując z ekspertami z Chin, Czech oraz Słowacji. Ich wspólne wysiłki pozwoliły rzucić nowe światło na dynamikę oraz długofalową stabilność wyjątkowo gęsto upakowanych formacji gwiezdnych.

Architektura układu TIC 120362137 opiera się na trzech ściśle powiązanych gwiazdach tworzących jądro, wokół którego w większej odległości krąży czwarty, bardziej oddalony obiekt. Według precyzyjnych obliczeń naukowców, trzy wewnętrzne komponenty znajdują się tak blisko siebie, że mogłyby zmieścić się w granicach orbity Merkurego wokół Słońca. Z kolei czwarta, zewnętrzna gwiazda, porusza się w obszarze odpowiadającym dystansowi między orbitami Jowisza a Słońca. Co istotne, trzy gwiazdy wewnętrzne charakteryzują się większą masą i temperaturą niż nasza gwiazda dzienna, podczas gdy komponent zewnętrzny wykazuje znaczne podobieństwo do Słońca. Cała konfiguracja, oddalona o około 1900 lat świetlnych, ustanowiła nowy rekord – okres obiegu najbardziej zewnętrznej gwiazdy wynosi zaledwie 1046 dni, co jest wynikiem znacznie krótszym niż w jakimkolwiek innym znanym systemie typu „3+1”.

Wewnętrzne jądro systemu zawiera układ podwójny zaćmieniowy o okresie orbitalnym wynoszącym 3,3 dnia ziemskiego, który z kolei okrąża trzecią gwiazdę co 51,3 dnia. Wykrywanie tak złożonych struktur jest procesem niezwykle trudnym, ponieważ identyfikacja czwartego składnika poprzez analizę zaćmień wymaga długotrwałych i precyzyjnych obserwacji. Dane do badań gromadzono przy użyciu satelity NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) w latach 2019–2024, a następnie zestawiono je z wynikami naziemnymi z takich ośrodków jak Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph (TRES). Po raz pierwszy w historii badań nad takimi układami udało się bezpośrednio zarejestrować ślady widmowe wszystkich czterech gwiazd, co umożliwiło dokładne wyliczenie ich mas oraz trajektorii. Obecność czwartego obiektu potwierdził spektrograf TRES zainstalowany na 1,5-metrowym teleskopie Tillinghast w Arizonie, na górze Mount Hopkins.

Zaawansowane symulacje numeryczne wskazują na nieuchronny proces transferu masy oraz przyszłe zderzenia komponentów wynikające z ich bliskiego sąsiedztwa. Prognozy sugerują, że za około 9,39 miliarda lat ten gwiezdny kwartet przekształci się w stabilną parę białych karłów. Wewnętrzny składnik pierwotny połączy się ze swoim partnerem, tworząc obiekt określany jako A', a następnie, po upływie około 276 milionów lat, A' zlije się z trzecią gwiazdą B. Powstała w ten sposób masywna gwiazda AB ostatecznie zapadnie się, tworząc białego karła. Podobny proces przejdzie czwarta, zewnętrzna gwiazda, co doprowadzi do powstania drugiego białego karła. W rezultacie system stanie się układem binarnym dwóch białych karłów z okresem orbitalnym wynoszącym około 44 dni. Odkrycie to stanowi empiryczne potwierdzenie modeli przewidujących trwałość ekstremalnie gęstych konfiguracji gwiezdnych, wykazując ich zdolność do przetrwania miliardów lat przed końcową ewolucją.

Sukces w badaniu TIC 120362137, w którego analizę danych z misji TESS zaangażowani byli również naukowcy obywatelscy, podkreśla fundamentalne znaczenie systemów hierarchicznych dla zrozumienia procesów powstawania gwiazd. Możliwość bezpośredniej detekcji widm wszystkich czterech składników stanowi przełom metodologiczny, wykraczający poza wnioski oparte wyłącznie na krzywych blasku. Analiza tak precyzyjnie zrównoważonych układów dostarcza bezcennych danych służących do weryfikacji teorii ewolucji gwiazd w warunkach skrajnego zagęszczenia materii. Dzięki temu astronomowie mogą lepiej zrozumieć, jak grawitacja kształtuje najbardziej złożone struktury we wszechświecie.