Астрономы обнаружили самую компактную на сегодняшний день систему из четырёх звёзд с редкой структурой типа «3+1», в которой одна звезда обращается вокруг тесной тройной системы. Объект получил обозначение TIC 120362137 и был найден при наблюдениях космического телескопа TESS, работающего под эгидой NASA.
В таких системах три звёзды образуют плотную внутреннюю группу, а четвёртая обращается вокруг неё по более широкой орбите. В случае TIC 120362137 три внутренних компонента расположены в области, сопоставимой по размеру с орбитой Меркурия, тогда как внешняя звезда движется на расстоянии немного меньше орбиты Юпитера.
Подобные многокомпонентные системы с объектами близкой массы обычно считаются нестабильными. Гравитационные взаимодействия в них часто приводят к разрушению структуры. Поэтому обнаружение устойчивой конфигурации такого типа даёт редкую возможность проверить современные модели динамики звёздных систем.
Соавтор исследования Тибор Митнян отметил, что найденная система является самой компактной среди всех известных четверных систем с иерархией «3+1». Кроме того, это единственный подобный объект, в котором удалось разделить спектральные линии всех четырёх звёзд, что позволило изучать их по отдельности.
Наблюдения затмений и спектральный анализ дали возможность определить основные параметры компонентов системы — возраст, массу, радиус, температуру и орбитальные периоды. Две самые близкие звезды обращаются друг вокруг друга каждые 3,28 суток. Их массы превышают солнечную примерно на 75% и 36%. Вокруг этой пары за 51,3 дня обращается третья звезда, масса которой примерно на 48% больше солнечной.
Четвёртая звезда по массе близка к Солнцу и совершает полный оборот вокруг внутренней тройной системы за 1 045,5 суток. Несмотря на крайне плотное расположение компонентов, система остаётся динамически устойчивой.
Учёные подтвердили её стабильность не только с помощью анализа соотношений орбитальных периодов, но и с использованием компьютерного моделирования. Расчёты показали, как структура будет эволюционировать в течение миллиардов лет.
По результатам моделирования, после прохождения стадий красных гигантов и значительных потерь массы три внутренние звезды со временем сольются в один белый карлик. Этот процесс, по астрономическим меркам, займёт относительно короткое время — около 300 миллионов лет. В дальнейшем система сформирует пару белых карликов с орбитальным периодом примерно 44 дня.
По оценкам исследователей, современная конфигурация перейдёт в стадию с белыми карликами примерно через 9,4 миллиарда лет. При этом астрономы отмечают, что некоторые двойные системы, наблюдаемые сегодня, могли возникнуть из подобных сложных конфигураций, но определить это задним числом практически невозможно.
Как подчёркивает Митнян, если бы такую пару белых карликов обнаружили в наше время, то наблюдатели вряд ли догадались бы, что в прошлом она была частью экзотической компактной четверной системы с периодом внешней орбиты около тысячи дней.