Αξιοποιώντας δεδομένα του διαστημικού τηλεσκοπίου αναζήτησης εξωπλανητών TESS αστρονόμοι ανακάλυψαν ένα σπάνιο τετραπλό αστρικό σύστημα με τους ερευνητές να είναι σε θέση να προβλέψουν την τελική του εξέλιξη.
Το σύστημα TIC 120362137 αποτελείται από ένα σταθερό και πολύ στενά δεσμευμένο εσωτερικό σύστημα τριών άστρων που περιφέρονται μεταξύ τους ενώ γύρω από αυτό το σύστημα κινείται ένα πιο απομακρυσμένο τέταρτο άστρο. Το εξωτερικό άστρο βρίσκεται περίπου στην ίδια απόσταση από το τριπλό σύστημα όσο ο Δίας από τον Ήλιο ενώ το εσωτερικό τριπλό υποσύστημα θα χωρούσε ολόκληρο μέσα στην τροχιά του Ερμή του κοντινότερου πλανήτη στον Ήλιο.
Το TIC 120362137 αποτελεί σημαντική ανακάλυψη καθώς τα συστήματα αυτά που ονομάζονται «3+1» είναι εξαιρετικά σπάνια. Η μελέτη του συστήματος μπορεί να βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση του σχηματισμού άστρων και της μακροχρόνιας τροχιακής σταθερότητας. «Το TIC 120362137 είναι σήμερα το πιο συμπαγές γνωστό τετραπλό σύστημα τύπου 3+1», δήλωσε ο επικεφαλής της ομάδας Ταμάς Μπόρκοβιτς από το Πανεπιστήμιο του Szeged στην Ουγγαρία.
Ωστόσο η ιδιαιτερότητα του συστήματος δεν ήταν αμέσως εμφανής
«Με μια απλή εξέταση των πρώτων δεδομένων του TESS καταλάβαμε ότι πρόκειται για ένα συμπαγές, τριπλό σύστημα. Αρχικά φαινόταν σαν ένα ζεύγος άστρων με ελλειπτική τροχιά 3,3 γήινων ημερών προκαλώντας πτώση φωτεινότητας διάρκειας μίας έως δύο ωρών κάτι αρκετά συνηθισμένο στα ελλειπτικά δυαδικά συστήματα» αναφέρει ο Μπόρκοβιτς.
Στη συνέχεια όμως παρατήρησαν επιπλέον μειώσεις φωτεινότητας διάρκειας μίας έως δύο ημερών κάθε 25–26 ημέρες γεγονός που υπέδειξε την ύπαρξη τρίτου άστρου με τροχιακή περίοδο περίπου 51 ημερών. Έτσι διαπιστώθηκε ότι πρόκειται για τριπλά ελλειπτικό τριπλό σύστημα αλλά ακόμη δεν γνώριζαν για το τέταρτο άστρο.
Η ύπαρξη του τέταρτου άστρου επιβεβαιώθηκε αργότερα μέσω παρατηρήσεων με το φασματογράφο Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph (TRES) στο τηλεσκόπιο 1,5 μέτρου στο Όρος Hopkins στην Αριζόνα. Το σύστημα κατέχει ρεκόρ καθώς το εξωτερικότερο άστρο έχει τροχιακή περίοδο μόλις 1,046 ημερών τη μικρότερη που έχει παρατηρηθεί σε σύστημα 3+1.
Τα χαρακτηριστικά και το μέλλον του συστήματος
Οι τρεις εσωτερικοί αστέρες είναι πιο μαζικοί και θερμότεροι από τον Ήλιο ενώ ο τέταρτος είναι ψυχρότερος και λιγότερο μαζικός παρόμοιος με τον Ήλιο. Με τη βοήθεια προσομοιώσεων οι ερευνητές υπολόγισαν και την εξέλιξη του συστήματος. Στο μέλλον θα καταλήξει σε δύο λευκούς νάνους.
Πρώτα, το πιο μαζικό άστρο του εσωτερικού δυαδικού θα εξελιχθεί σε ερυθρό γίγαντα και θα συγχωνευθεί με τον συνοδό του, σχηματίζοντας ένα νέο άστρο. Έπειτα, σε περίπου 276 εκατομμύρια χρόνια αυτό το νέο άστρο θα συγχωνευθεί με το τρίτο άστρο του εσωτερικού συστήματος όταν και τα δύο θα βρίσκονται στη φάση του ερυθρού γίγαντα δημιουργώντας ένα ακόμη πιο μαζικό άστρο.
Στη συνέχεια το πιο μαζικό άστρο θα χάσει μεγάλο μέρος της μάζας του και θα καταρρεύσει σχηματίζοντας έναν λευκό νάνο. Παράλληλα, το τέταρτο άστρο θα ακολουθήσει παρόμοια πορεία δημιουργώντας έναν δεύτερο λευκό νάνο.
Το τελικό αποτέλεσμα θα είναι ένα δυαδικό σύστημα δύο λευκών νάνων με τροχιακή περίοδο περίπου 44 ημερών. Ο πιο μαζικός λευκός νάνος θα έχει περίπου το 89% της μάζας του Ήλιου (προερχόμενος από τις συγχωνεύσεις των τριών εσωτερικών άστρων), ενώ ο λιγότερο μαζικός θα έχει περίπου το 29% της ηλιακής μάζας και θα προέρχεται από το αρχικό τέταρτο άστρο.