اكتشاف أكثر نظام نجمي رباعي من نوع 3+1 تماسكاً TIC 120362137

نظام شمسي بأربعة شموس

تخيل أن نُستبدَل شمسنا الوحيدة بأربعة نجوم، كلها محشورة ضمن مساحة أصغر من مدار المشتري. هذا ما كشفه الفلكيون في ركن بعيد من كوكبة الدجاجة: أكثر نظام رباعي مرتبط جاذبياً معروف ويتميز بتكوين خاص من النوع «3+1». دراسة هذا الرقص النجمي المحكم تساعد العلماء على فهم كيف تتشكل النجوم المتعددة وتتفاعل وتموت في النهاية، وقد توضح أيضاً كيف تتكون بعض الأجسام الغريبة مثل أزواج الأنوية النجمية الميتة.

أربعة نجوم في حي صغير

النظام المسمى TIC 120362137 هو ما يسميه الفلكيون رباعياً هرميّاً. نجمان يشكلان زوجاً ثنائياً كسوفياً ضيقاً يدوران حول بعضهما كل 3.28 أيام. يدور نجم ثالث حول هذا الزوج الداخلي كل 51.3 يوماً، وهذه الثلاثة مجتمعة مضغوطة داخل منطقة قابلة للمقارنة مع مدار عطارِد حول الشمس. نجم رابع شبيه بالشمس يدور حول هذا الثلاثي المدمج في نحو 2.9 سنة، على مدار يقع جيداً داخل مسافة تشبه مدار المشتري في نظامنا الشمسي. بالرغم من وجود أربعة مدارات منفصلة، النظام بأكمله مسطح ومنظم بشكل لافت: جميع المستويات المدارية مصفوفة ضمن بضعة درجات فقط، ما يشير إلى أن النجوم الأربعة وُلدت من نفس قرص الغاز والغبار الرقيق والدوراني.

كيف اكتشف الفلكيون الشركاء الخفيين

بدأت القصة مع القمر الصناعي لمسح الكواكب العابرة التابع لناسا (TESS)، الذي يراقب بقعاً واسعة من السماء بحثاً عن انخفاضات طفيفة في ضوء النجوم. رصدت TESS كسوفات منتظمة وحادة كل 3.28 أيام، مكشوفة وجود زوج ثنائي ضيق يمر فيه نجم أمام الآخر. لكن منحنى الضوء أظهر أيضاً مظلّمات نادرة وأطول امتدت يوماً إلى يومين: كسوفات إضافية حيث يمر الزوج الداخلي والنجم الثالث أمام بعضهما بالتناوب. من خلال توقيت هذه الأحداث بعناية وتتبع التحولات الدقيقة في لحظات الكسوف بالضبط، استدل الفلكيون على وجود النجم الثالث في مدار مدته 51.3 يوماً. والأكثر إثارة للحيرة، دلّت تغيّرات أبطأ في توقيتات الكسوف على أن جاذبية نجم رابع غير مرئي كانت تشد الثلاثي الداخلي.

وزن وقياس النجوم الأربعة كلها

لتأكيد الطبيعة الحقيقية للنظام، نظّم الفريق حملة عالمية من التلسكوبات الأرضية. سجّلوا مزيداً من الكسوفات بمرشحات لونية مختلفة وأخذوا طيفيات عالية الدقة، مفكّكين ضوء النجوم إلى أطوال موجية مكوّنة. باستخدام تقنيات حاسوبية متقدمة قادرة على فصل الخطوط الطيفية المتداخلة، اكتشفوا توقيعات كل نجم من النجوم الأربعة على حدة وقيَسوا سرعة كل واحد نحو الأرض أو بعيداً عنها. ودمج منحنيات السرعة الشعاعية هذه مع منحنيات الضوء من TESS ومن الأرض في نموذج «طيفي-ضوئي-حركي» واحد سمح لهم بحل كتل النجوم وأحجامها ودرجات حرارتها ومداراتها بدقة لافتة — غالباً بأفضل من واحد في المئة.

نظام مدفوع إلى حافة الاستقرار

النجوم الثلاثة الداخلية أحرّ وأنجح من الشمس: الكتلة الأولى تقارب 1.75 ضعف كتلة الشمس وقد بدأت بالفعل في الخروج من التسلسل الرئيسي، بينما رفيقها والنجم الثالث لهما كتل تقارب 1.36 و1.48 من كتلة الشمس على التوالي. النجم الرابع الخارجي يشبه الشمس تماماً، بكتلة قريبة من كتلة شمسية وحرارة سطحية مماثلة. بالرغم من ترتيبها المحشور، يجتاز النظام اختبارات الاستقرار الجاذبي الطويل الأمد المستخدمة على نطاق واسع، ويبدو أن تكوينه الحالي نجا لأكثر من مليار سنة. المدارات الضيقة تجعل الدفعات الجاذبية بين النجوم قوية بما يكفي لتؤدي إلى تقدم ودوران بطيئين في مساراتها يمكن قياسهما، مما يوفر مختبراً طبيعياً لاختبار نظريات ديناميكيات النجوم المتعددة.

من أربع شموس ساطعة إلى جمرةين خافتين

باستخدام حسابات تطور نجمي حديثة، استكشف المؤلفون أيضاً مستقبل TIC 120362137 البعيد. مع تضخم النجوم الأثقل لتصبح عمالقة وبدءها في نقل المادة إلى رفقائها، من المتوقع أن تنكمش وتت rearrange المدارات. مع مرور الوقت، ينبغي لتبادل الكتلة والرياح النجمية أن تجرد النجوم من طبقاتها الخارجية. تشير المحاكاة إلى أنه بعد سلسلة معقّدة من التفاعلات وربما الاندماجات، سينتهي المطاف بالأربعة النجوم الأصلية كقزمتين بيضويتين كثيفتين تدوران حول بعضهما بالقرب. بعبارة أخرى، من المرجح أن ينهي هذا النظام الرباعي الشديد التماسك حياته كثنائي مزدوج من بقايا نجمية — نتيجة تساعد على تفسير كيفية تشكّل بعض الأزواج الضيقة من النجوم الميتة المشاهدة في أنحاء المجرة.

الاستشهاد: Borkovits, T., Rappaport, S.A., Chen, HL. et al. Discovery of the most compact 3+1-type quadruple star system TIC 120362137. Nat Commun 17, 1859 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69223-4

الكلمات المفتاحية: نظام نجمي رباعي, زوج ثنائي كسوفي, ديناميكيات النجوم المتعددة, ملاحظات TESS, تطور الأقزام البيضاء