Rekordni Četvorostruki Sistem TIC 120362137: Toliko Gustom Da Bi Stao Između Jupitera I Sunca

Korišćenjem svemirskog teleskopa TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), međunarodni tim astronoma otkrio je izuzetno kompaktan četvorostruki zvezdani sistem označen kao TIC 120362137. Ovo je dosad najkompaktniji poznati 3+1 tip četvorostrukog sistema — unutrašnja trojka zvezda čvrsto je vezana, dok je četvrti član u spoljašnjoj, udaljenijoj orbiti.

Zbog čega je otkriće važno

Unutrašnji trostruki pod‑sistem stao bi komotno unutar orbite Merkura oko Sunca, dok se spoljašnji član nalazi na udaljenosti sličnoj onoj između Jupitera i Sunca (redom nekoliko astronomskih jedinica). Takva hijerarhijska, gusto povezana konfiguracija pomaže naučnicima da bolje razumeju formiranje zvezda i dugoročnu stabilnost složenih orbitalnih sistema.

Kako je sistem otkriven

Prve naznake došle su iz TESS svetlosnih krivih: tim je uočio tipično preklapanje (eklipsu) para zvezda svakih ~3,3 dana — nešto što podseća na uobičajene ekliptičke binarne sisteme. Daljom analizom u svetlosnim krivima pojavljivala su se duža zatamnjenja svakih ~25–26 dana (odgovarajuća orbita trećeg člana bila je oko 51 dan), što je ukazalo da se radi o trostruko eklipsirajućem trostrukom sistemu.

The uppermost row shows the system from top view, while the middle one from side view (as seen by TESS). The lowest part shows the TESS observed light curve and the photodynamical-model light curve between 2022-07-22 and 2022-08-04, practically a part of the Sector 54 observations of the TESS spacecraft. In the left columns, one can see the entire quadruple star system, while in the right columns, the movement of the inner triple subsystem is shown. | Credit: Brian P. Powell, NASA Goddard Space Flight Center

Samo kasnije su otkrivene dodatne eklipse i spektralna posmatranja sa TRES spektrografom na 1,5‑metarskom Tillinghast teleskopu (Mt. Hopkins, Arizona) potvrdila prisustvo četvrte, spoljašnje zvezde.

TIC 120362137 je trenutno najkompaktniji poznati 3+1‑tip četvorostruki zvezdani sistem, rekao je vođa tima Tamás Borkovits (Univerzitet u Szegedu) za Space.com.

Ključne karakteristike sistema

- Unutrašnje tri zvezde su masivnije i toplije od Sunca; unutrašnji pod‑sistem zauzima prostor unutar orbite Merkura.
- Treći član kruži oko unutrašnjeg para sa periodom od ~51 dan.
- Spoljašnji, četvrti član ima orbitalni period od ~1.046 dana, što je najkraći poznati spoljašnji period među 3+1 sistemima.
- Otkrivanje četvrtog člana bilo je moguće zahvaljujući kombinaciji fotometrije (TESS) i spektroskopskih podataka (TRES).

Šta kažu simulacije o budućnosti sistema

Autori su koristili numeričke simulacije da bi modelovali dugoročnu evoluciju sistema. Prema modelima:

• Najmasivnija zvezda unutar unutrašnjeg para prvo će postati crveni džin i spojiti se sa svojim partnerom u jedan objekt označen A'.
• Posle oko 276 miliona godina, A' će se stopiti sa trećim unutrašnjim članom B kada oba uđu u fazu crvenih džinova, formirajući masivniji objekat AB.
• AB će izgubiti značajan deo mase i na kraju se urušiti u belog patuljka. Spoljašnja zvezda će tokom svoje evolucije nezavisno postati drugi beli patuljak.
• Konačni produkt je binarni sistem belih patuljaka sa očekivanim orbitalnim periodom od oko 44 dana: masivniji beli patuljak oko 0,89 M☉ i manje masivan oko 0,29 M☉.

Zaključak i publkikacija

Otkriće TIC 120362137, objavljeno 3. marta u časopisu Nature, predstavlja važan doprinos proučavanju dinamike i evolucije višestrukih zvezdanih sistema. Zbog retkosti i složene arhitekture ovakvih sistema, svaki novi primerak daje vredne podatke za teorijske modele formiranja zvezda i binarnih interakcija.

Tehničke reference: TESS (fotometrija), TRES (spektroskopija), vođa tima Tamás Borkovits, Univerzitet u Szegedu.