Scoperta del sistema quadruplo di tipo 3+1 più compatto TIC 120362137

Un sistema solare con quattro soli

Immaginate di sostituire il nostro unico Sole con quattro stelle, tutte stipate in uno spazio più piccolo dell’orbita di Giove. Questo è ciò che gli astronomi hanno scoperto in un angolo lontano della costellazione del Cigno: il sistema di quattro stelle legate gravitazionalmente più compatto finora noto, in una configurazione particolare “3+1”. Studiare questa danza stellare così stretta aiuta gli scienziati a comprendere come si formano, interagiscono e infine muoiono i sistemi stellari multipli, e può anche fare luce su come nascono alcuni oggetti esotici come coppie di nuclei stellari morti.

Quattro stelle in un vicinato minuscolo

Il sistema, chiamato TIC 120362137, è quello che gli astronomi definiscono un quadruplo gerarchico. Due stelle formano una coppia a eclisse stretta che orbitano l’una attorno all’altra ogni 3,28 giorni. Una terza stella orbita attorno a questa coppia interna ogni 51,3 giorni e queste tre stelle insieme sono tutte compresse in una regione paragonabile all’orbita di Mercurio attorno al Sole. Una quarta stella, simile al Sole, circonda questo triplo compatto in circa 2,9 anni, su un’orbita che si trova ben entro una distanza simile all’orbita di Giove nel nostro sistema solare. Nonostante le quattro orbite separate, l’intero sistema è sorprendentemente piatto e ordinato: tutti i piani orbitali sono allineati entro solo pochi gradi, il che suggerisce che le quattro stelle siano nate dallo stesso disco sottile e rotante di gas e polveri.

Come gli astronomi hanno individuato i partner nascosti

La storia è iniziata con il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, che sorveglia ampie regioni di cielo alla ricerca di piccole diminuzioni nella luce stellare. TESS ha rilevato eclissi regolari e nette ogni 3,28 giorni, rivelando una binaria stretta in cui una stella passa davanti all’altra. Ma la curva di luce mostrava anche oscuramenti più rari e più lunghi, della durata di uno o due giorni: eclissi aggiuntive in cui la coppia interna e la terza stella si occultano a vicenda. Timando con cura questi eventi e monitorando sottili spostamenti nei momenti esatti delle eclissi, gli astronomi hanno dedotto la presenza della terza stella su un’orbita di 51,3 giorni. Ancora più intriganti, variazioni lente nei tempi delle eclissi suggerivano che la gravità di una quarta stella non vista stesse tirando il trio interno.

Pesare e misurare tutte e quattro le stelle

Per confermare la vera natura del sistema, il team ha organizzato una campagna mondiale con telescopi a terra. Hanno registrato altre eclissi con filtri colorati diversi e hanno ottenuto spettri ad alta risoluzione, scomponendo la luce stellare nelle sue lunghezze d’onda componenti. Usando tecniche informatiche sofisticate in grado di districare linee spettrali sovrapposte, hanno rilevato le firme di tutte e quattro le stelle separatamente e misurato la velocità con cui ciascuna si muove verso o lontano dalla Terra. Combinando queste curve di velocità radiale con le curve di luce di TESS e quelle da terra in un unico modello “spettro‑fotodinamico”, sono riusciti a determinare masse, dimensioni, temperature e orbite delle stelle con notevole precisione—spesso migliore dell’uno percento.

Un sistema spinto al limite della stabilità

Le tre stelle interne sono tutte più calde e più massicce del Sole: la primaria ha una massa di circa 1,75 volte quella solare ed ha già cominciato a evolversi fuori dalla sequenza principale, mentre la sua compagna e la terza stella hanno masse di circa 1,36 e 1,48 masse solari. La quarta stella esterna è molto simile al Sole, con una massa prossima a una massa solare e una temperatura superficiale analoga. Nonostante l’assetto angusto, il sistema supera i test comunemente usati per la stabilità gravitazionale a lungo termine, e la sua configurazione attuale sembra essersi mantenuta per oltre un miliardo di anni. Le orbite strette rendono gli spintoni gravitazionali tra le stelle abbastanza forti da far precessare e oscillare i loro percorsi in modi misurabili, offrendo un laboratorio naturale per testare le teorie sulla dinamica delle stelle multiple.

Da quattro soli luminosi a due brace fioche

Usando calcoli moderni di evoluzione stellare, gli autori hanno esplorato anche il futuro lontano di TIC 120362137. Quando le stelle più massicce si espanderanno diventando giganti e cominceranno a trasferire materiale ai compagni, ci si aspetta che le orbite si restringano e si riarrangino. Nel tempo, scambi di massa e venti stellari dovrebbero spogliare gli strati esterni delle stelle. Le simulazioni suggeriscono che, dopo una serie complessa di interazioni e probabili fusioni, le quattro stelle originali finiranno per diventare soltanto due nane bianche dense in orbita reciproca. In altre parole, questo sistema di quattro stelle insolitamente compatto è destinato a terminare la sua vita come una binaria stretta di resti stellari—un esito che aiuta a spiegare come alcune delle coppie di stelle morte osservate altrove nella galassia possano essersi formate.

Citazione: 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

Parole chiave: sistema stellare quadruplo, binaria a eclisse, dinamica delle stelle multiple, osservazioni TESS, evoluzione delle nane bianche