גילוי מערכת כוכבית משולשת-שלוש ועוד אחת הקומפקטית ביותר מסוג 3+1 TIC 120362137

מערכת שמש עם ארבעה שמשות

דמיינו שמחליפים את השמש היחידה שלנו בארבעה כוכבים, כלולים כולם בתוך שטח קטן יותר מהמסלול של צדק. זה מה שאסטרונומים חשפו בפינת רחוקה של קבוצת הכוכבים עיט: המערכת המרובת הכוכבים הקומפקטית הידועה ביותר בארכיטקטורה מיוחדת מסוג "3+1". חקר המחול הכבידתי הצפוף הזה מסייע למדענים להבין כיצד נולדים כוכבים מרובים, כיצד הם מתקשרים ומה גורליהם בסופו של דבר, ואולי גם מאיר כיצד נוצרים עצמים אקזוטיים כמו זוגות ליבות כוכביות מתות.

ארבעה כוכבים בשכונה זעירה

המערכת, שנקראת TIC 120362137, היא מה שאסטרונומים מכנים מערכת מרובעת היררכית. שני כוכבים יוצרים זוג מוחבא הדועך בתדירות גבוהה שמקיף זה את זה כל 3.28 ימים. כוכב שלישי מקיף את הזוג הפנימי כל 51.3 יום, ולשתיים־שלוש אלה כולן דחוסות היטב בתוך אזור השווה בגודלו למסלול של פלוטו סביב השמש. כוכב רביעי, דומה לשמש, מקיף את המשולש הקומפקטי הזה במשך כ־2.9 שנים במסלול שנמצא בתוך מרחק השווה בערך למסלולו של צדק במערכת השמש שלנו. על אף ארבעת המסלולים הנפרדים, המערכת כולה שטוחה ומסודרת להדהים: כל מישורי המסלול מיושרים זה לזה בפער של מספר דרגות בלבד, מה שמרמז שכל הארבעה נולדו מתוך אותו דיסק דק מסתלסל של גז ואבק.

איך האסטרונומים גילו את השותפים הנסתרים

הסיפור החל עם לוויין סקר הטרנזיטים של נאס"א (TESS), שמצפה לשטחים גדולים בשמיים לחיפוש ירידות זעירות באור הכוכבים. TESS זיהה הסטות חדהות וקבועות כל 3.28 ימים, חשפה בינארית קרובה שבה כוכב אחד עובר מול השני. אך עקומת האור הראתה גם דעיכויות נדירות וארוכות יותר שנמשכות יום־יומיים: הסטות נוספות שבהן הזוג הפנימי וכוכב שלישי עוברים אחד מול השני לסירוגין. על ידי תזמון קפדני של אירועים אלו ומעקב אחר שינויים עדינים ברגעי ההטלה המדויקים, אסטרונומים הסיקו על נוכחותו של הכוכב השלישי במסלול של 51.3 יום. מה שפענח עוד יותר את התמונה היו שינויים איטיים נוספים בזמני ההטלה, שהרמזו שכוח הכבידה של כוכב רביעי בלתי נראה מושך את השלישייה הפנימית.

שוקלים ומודדים את כל הארבעה

כדי לאשר את טבעה האמיתי של המערכת, הצוות ארגן קמפיין עולמי של טלסקופים קרקעיים. הם הקליטו עוד הטלות במסנני צבע שונים ולקחו ספקטרות ברזולוציה גבוהה, שפרקו את אור הכוכבים לצורותיו האורכי־גליות. באמצעות טכניקות ממוחשבות מתוחכמות שיכולות להפריד קווי ספקטרום חופפים, זוהו חותמותיהם של כל ארבעת הכוכבים בנפרד ונמדדה מהירות התנועה של כל אחד לעבר או הרחק מהארץ. שילוב עקומות המהירות הרדיאליות הללו עם עקומות האור של TESS והמדידות הקרקעיות במודל יחיד "ספקטרו‑פוטו‑דינמי" אפשר להם לפתור עבור מסת הכוכבים, גדלים, טמפרטורות ומסלולים ברזולוציה מרשימה — לעתים טובות יותר מאחוז אחד.

מערכת שנדחפה לקצה היציבות

שלושת הכוכבים הפנימיים חמים וכבדים יותר מהשמש: הראשי שוקל כ־1.75 פעמים מסת השמש וכבר החל להתפתח מחוץ לסדרה הראשית, בעוד שלידו ושל השלישי מסתם נעות סביב כ־1.36 ו־1.48 מסות שמש בהתאמה. הכוכב החיצוני הרביעי דומה מאוד לשמש, עם מסה קרובה למסת השמש וטמפרטורת פני שטח דומה. למרות מארג המסלולים הצפוף, המערכת עומדת במבחני יציבות כבידתית מקובלים לטווח ארוך, ותצורתה הנוכחית נראית כזו ששרדה למעלה ממיליארד שנים. המסלולים הצרים מחזקים את הלחישות הכבידתיות ביניהם כך שדרכי התנועה של הכוכבים מתקדמות ומתנודות באופנים מדידים, ומספקות מעבדה טבעית לבחינת תיאוריות של דינמיקת מערכות כוכבים מרובות.

מארבע שמשות בוהקות לשתי גלגולים עמומים

באמצעות חישוני אבולוציה כוכבית מודרניים חקרו החוקרים גם את עתידו הרחוק של TIC 120362137. כאשר הכוכבים החזקים ביותר יתרחבו לגמדים ויחלו להעביר חומר אל חבריהם, צפוי שהמסלולים יתקצרו ויסודרו מחדש. עם הזמן, חילופי מסה ורוחות כוכביות אמורים לקרוע מהכוכבים את שכבותיהם החיצוניות. הסימולציות מציעות כי, לאחר סדרה מורכבת של אינטראקציות וסביר להניח גם מיזוגים, ארבעת הכוכבים המקוריים יסתיימו כשני ננסים לבנים צפופים המקיפים זה את זה. במילים אחרות, מערכת מרובעת קומפקטית זו צפויה לסיים את חייה כזוג משולב של שרידים כוכביים — תוצאה שעוזרת להסביר כיצד חלק מהזוגות הצפופים של כוכבים מתים הנצפים בחלל עשויים היו להיווצר.

ציטוט: 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

מילות מפתח: מערכת כוכבית מרובעת, בינארית מסתימת, דינמיקת כוכבים מרובים, תצפיות TESS, אבולוציית ננסים לבנים