Уникальная архитектура TIC 120362137: наблюдение редкой звездной системы типа «три плюс один»

Обычно люди привыкли думать о звездах как об одиноких объектах, подобных Солнцу, вокруг которых могут вращаться планеты. Однако гравитация Вселенной любит создавать более сложные и изящные ансамбли. Астрономы регулярно открывают двойные звезды, где две звезды «танцуют» в тесном объятии друг друга, но системы из четырех звезд встречаются гораздо реже. Недавнее открытие, описанное в журнале Nature Communications, привлекло особое внимание ученых. Им удалось зафиксировать не просто четверную звезду, а настоящего рекордсмена по компактности. Эта система, получившая обозначение TIC 120362137, настолько мала, что все четыре ее звезды легко поместились бы внутри орбиты Юпитера. Это открытие позволяет заглянуть в экзотический мир звездной механики и проливает свет на то, как формируются и эволюционируют такие гравитационно связанные семьи.

Главная уникальность TIC 120362137 заключается в ее архитектуре, которую ученые классифицируют как систему типа «3+1». Это означает, что три звезды находятся в очень тесной гравитационной связи, образуя внутреннюю тройную систему, а четвертая, более одинокая звезда, вращается вокруг этого трио на почтительном расстоянии. Это отличает ее от другого распространенного типа четверных систем — конфигурации «2+2», где две пары двойных звезд обращаются вокруг общего центра масс. Системы типа «3+1» встречаются в природе гораздо реже. До сих пор астрономам было известно лишь о двух подобных системах, и оба они были значительно более «растянутыми» по сравнению с новой находкой. TIC 120362137 бьет все рекорды компактности, демонстрируя, насколько плотно гравитация может упаковать звездное вещество.

Удача сопутствовала исследователям на всех этапах обнаружения. Система оказалась достаточно яркой, что позволило применить для ее изучения целый комплекс наземных методов, включая фотометрию и спектроскопию. Ключевую роль сыграли и данные космического телескопа TESS, который обычно охотится за экзопланетами. Изначально астрономы не подозревали, что имеют дело с четырьмя звездами. Однако тщательный анализ вариаций света, или кривых блеска, в сочетании со спектроскопическими данными позволил разделить излучение на четыре индивидуальных компонента. Это важнейшее достижение: впервые для четверной системы типа «3+1» ученым удалось не просто заподозрить наличие четырех звезд по косвенным признакам, а непосредственно «увидеть» свет каждой из них и измерить их индивидуальные характеристики.

Изучив полученные данные, команда астрономов смогла составить подробный портрет этой необычной семьи. Внутреннее трио звезд упаковано невероятно тесно — все они находятся в области, сравнимой по размеру с орбитой Меркурия. Их орбитальные периоды составляют от нескольких дней до 51 дня, что говорит о стремительном космическом танце. Эти три звезды оказались крупнее и горячее нашего Солнца, хотя и в разной степени. Самая массивная из них, обозначенная как звезда Аа, является лидером по температуре и размерам. Четвертая звезда, внешний партнер, вращается на гораздо более далекой орбите, сопоставимой с орбитой Юпитера. Ее год длится 1046 земных суток. В отличие от своих горячих соседей, эта звезда скромнее и больше похожа на Солнце — как по размеру, так и по температуре.

Такая упорядоченная и компактная структура позволила ученым сделать важные выводы о прошлом системы. Обнаружилось, что орбиты всех четырех звезд лежат примерно в одной плоскости. По мнению исследователей, это не случайность, а прямое свидетельство их общего происхождения. Скорее всего, все четыре звезды родились одновременно из единого гигантского вращающегося газопылевого диска.

Этот диск был плоским, как современная протопланетная туманность, что и объясняет сохранение общей плоскости орбит. Процесс формирования, вероятно, проходил последовательно: гравитация заставляла отдельные сгустки вещества внутри диска коллапсировать в звезды, которые затем, взаимодействуя с веществом диска, мигрировали на свои нынешние тесные орбиты. Такой механизм объясняет не только компактность системы, но и то, почему звезды в ней имеют сравнимые массы.

Глядя в будущее TIC 120362137, ученые говорят: сейчас система стабильна и останется такой на протяжении миллиардов лет, пока звезды будут гореть на главной последовательности, как наше Солнце. Однако рано или поздно их термоядерное топливо закончится. Компьютерное моделирование показывает, что дальнейшая судьба системы, скорее всего, будет драматичной. Три внутренние звезды, связанные самыми тесными узами, в конце концов сольются в один объект, породив мощнейшую вспышку и, вероятно, превратившись в двойную систему из белых карликов. Это лишь один из возможных сценариев, и дальнейшие наблюдения за этой и другими подобными системами помогут астрономам лучше понять, как эволюционируют такие сложные звездные коллективы.