Entdeckung des kompaktesten 3+1‑Typ Vierfachsternsystems TIC 120362137

Ein Sonnensystem mit vier Sonnen

Stellen Sie sich vor, wir würden unsere einzelne Sonne durch vier Sterne ersetzen, alle eingeengt in einem Raum, der kleiner ist als die Umlaufbahn des Jupiter. Genau das haben Astronomen in einer fernen Ecke des Sternbilds Schwan entdeckt: das bisher kompakteste bekannte System von vier gravitativ gebundenen Sternen in einer speziellen „3+1“-Konfiguration. Die Untersuchung dieses eng choreografierten Sternentanzes hilft Wissenschaftlern zu verstehen, wie Mehrfachsternsysteme entstehen, interagieren und schließlich sterben, und sie kann sogar erklären, wie einige exotische Objekte wie Paare toter stellaren Kerne entstehen.

Vier Sterne in einer winzigen Nachbarschaft

Das System, bezeichnet als TIC 120362137, ist ein hierarchisches Vierfachsystem. Zwei Sterne bilden ein dichtes, verlöschendes Paar, das sich alle 3,28 Tage umkreist. Ein dritter Stern umrundet dieses innere Paar alle 51,3 Tage; zusammen sind diese drei Sterne in einem Raum zusammengeschoben, der mit der Umlaufbahn des Merkur um die Sonne vergleichbar ist. Ein vierter, sonnenähnlicher Stern umkreist dieses kompakte Triple in etwa 2,9 Jahren auf einer Bahn, die ebenfalls deutlich innerhalb einer Entfernung liegt, die der Jupiterbahn in unserem Sonnensystem ähnelt. Trotz vier separater Umlaufbahnen ist das Gesamtsystem bemerkenswert flach und ordentlich: Alle Bahnebenen sind nur um wenige Grad zueinander geneigt, was darauf hindeutet, dass alle vier Sterne aus derselben dünnen, rotierenden Scheibe aus Gas und Staub entstanden sind.

Wie Astronomen die verborgenen Begleiter entdeckten

Die Geschichte begann mit NASAs Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), das große Himmelsbereiche auf winzige Helligkeitsabfälle überwacht. TESS beobachtete regelmäßige, scharfe Finsternisse alle 3,28 Tage und enthüllte ein enges Doppelsternsystem, bei dem ein Stern vor dem anderen vorbeizieht. Die Lichtkurve zeigte aber auch seltenere, längere Verdunkelungen von ein bis zwei Tagen: zusätzliche Finsternisse, bei denen das innere Paar und ein dritter Stern abwechselnd vorüberziehen. Durch sorgfältiges Timing dieser Ereignisse und das Verfolgen subtiler Verschiebungen in den genauen Zeitpunkten der Finsternisse schlossen Astronomen auf die Anwesenheit des dritten Sterns auf einer 51,3‑tägigen Bahn. Noch rätselhafter waren zusätzliche langsame Variationen in den Finsterniszeiten, die darauf hindeuteten, dass die Schwerkraft eines unsichtbaren vierten Sterns an dem inneren Trio zerrte.

Alle vier Sterne wiegen und messen

Um die wahre Natur des Systems zu bestätigen, organisierte das Team eine weltweite Kampagne mit bodengestützten Teleskopen. Sie zeichneten weitere Finsternisse in verschiedenen Farbfiltern auf und nahmen hochaufgelöste Spektren auf, mit denen das Sternenlicht in seine einzelnen Wellenlängen zerlegt wurde. Mithilfe anspruchsvoller Computermethoden, die sich überschneidende Spektrallinien entwirren können, detektierten sie die Signaturen aller vier Sterne getrennt und maßen, wie schnell sich jeder von ihnen auf die Erde zu- oder von ihr wegbewegt. Die Kombination dieser radialen Geschwindigkeitskurven mit den TESS‑ und bodengestützten Lichtkurven in einem einzigen „spektro‑photodynamischen“ Modell erlaubte es, die Massen, Größen, Temperaturen und Bahnen der Sterne mit beeindruckender Präzision zu bestimmen — häufig besser als ein Prozent.

Ein System am Rande der Stabilität

Die drei inneren Sterne sind alle heißer und massereicher als die Sonne: Der Primärstern wiegt etwa das 1,75‑fache der Sonnenmasse und hat bereits begonnen, die Hauptreihe zu verlassen, während sein Begleiter und der dritte Stern Massen von ungefähr 1,36 bzw. 1,48 Sonnenmassen haben. Der vierte, äußere Stern ist sehr sonnenähnlich, mit einer Masse nahe einer Sonnenmasse und einer ähnlichen Oberflächentemperatur. Trotz ihrer beengten Anordnung besteht das System gängige Tests auf langfristige gravitative Stabilität, und seine derzeitige Konfiguration scheint seit über einer Milliarde Jahren überdauert zu haben. Die engen Bahnen bewirken, dass die gegenseitigen gravitativen Stöße zwischen den Sternen stark genug sind, dass sich ihre Bahnen langsam präzedieren und torkeln — messbare Effekte, die ein natürliches Laboratorium zum Testen von Theorien zur Dynamik mehrerer Sterne bieten.

Von vier hellen Sonnen zu zwei schwachen Glühwürmchen

Mithilfe moderner Rechnungen zur Sternentwicklung untersuchten die Autoren auch die ferne Zukunft von TIC 120362137. Wenn die massereichsten Sterne zu Riesen anschwellen und beginnen, Material an ihre Begleiter zu übertragen, werden sich die Bahnen voraussichtlich verkleinern und umordnen. Im Lauf der Zeit sollten Massentransfer und stellare Winde die Sterne ihrer äußeren Hüllen berauben. Die Simulationen legen nahe, dass nach einer komplexen Reihe von Wechselwirkungen und wahrscheinlichen Verschmelzungen die ursprünglichen vier Sterne letztlich als nur zwei dichte Weiße Zwerge übrigbleiben werden, die einander umkreisen. Mit anderen Worten: Dieses ungewöhnlich kompakte Viersternsystem wird wahrscheinlich sein Leben als enges Paar stellarer Überreste beenden — ein Ergebnis, das dabei hilft zu erklären, wie einige der engen Paare toter Sterne, die anderswo in der Galaxis beobachtet werden, entstanden sein könnten.

Zitation: 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

Schlüsselwörter: Vierfachsternsystem, verfinsternder Doppelstern, Dynamik mehrerer Sterne, TESS‑Beobachtungen, Weißer Zwerg Entwicklung