Ontdekking van het meest compacte 3+1-type viervoudige sterrensysteem TIC 120362137

Een zonnestelsel met vier zonnen

Stel je voor dat we onze ene Zon vervangen door vier sterren, allemaal samengepakt in een ruimte kleiner dan de baan van Jupiter. Dat is wat astronomen ontdekten in een afgelegen hoek van het sterrenbeeld Zwaan: het meest compacte bekende systeem van vier gravitatiegebonden sterren in een bijzondere "3+1"-configuratie. Het bestuderen van deze strak gechoreografeerde sterrendans helpt wetenschappers te begrijpen hoe meervoudige sterren ontstaan, elkaar beïnvloeden en uiteindelijk sterven, en kan zelfs verhelderen hoe sommige exotische objecten, zoals paren van dode sterrenkernen, ontstaan.

Vier sterren in een klein buurtje

Het systeem, genoemd TIC 120362137, is wat astronomen een hiërarchisch viervoudig systeem noemen. Twee sterren vormen een nauwe eclipsende dubbelster die om elkaar draait in 3,28 dagen. Een derde ster draait om dit binnenste paar in 51,3 dagen, en samen zijn deze drie sterren samengeperst binnen een gebied vergelijkbaar met de baan van Mercurius rond de Zon. Een vierde, Zonachtige ster draait rond deze compacte driehoek in ongeveer 2,9 jaar, op een baan die zich goed binnen een afstand bevindt die vergelijkbaar is met Jupiters baan in ons eigen zonnestelsel. Ondanks vier afzonderlijke banen is het hele systeem opmerkelijk vlak en ordelijk: alle baanvlakken zijn op elkaar uitgelijnd binnen slechts een paar graden, wat suggereert dat alle vier de sterren zijn ontstaan uit dezelfde dunne, roterende schijf van gas en stof.

Hoe astronomen de verborgen partners ontdekten

Het verhaal begon met NASAs Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), die grote delen van de hemel in de gaten houdt voor kleine dips in sterrenlicht. TESS zag regelmatige, scherpe eclipsen om de 3,28 dagen, wat een nauwe dubbelster onthulde waarin de ene ster voor de andere passeert. Maar de lichtkromme toonde ook zeldzamere, langere verduisteringen van één tot twee dagen: extra eclipsen waarbij het binnenste paar en de derde ster afwisselend voor elkaar langs bewegen. Door deze gebeurtenissen nauwkeurig te timen en subtiele verschuivingen in de exacte momenten van eclips te volgen, konden astronomen de aanwezigheid van de derde ster op een baan van 51,3 dagen afleiden. Nog mysterieuzer waren aanvullende langzame variaties in de eclipsetijden die hintten dat de zwaartekracht van een onzichtbare vierde ster aan het binnenste trio trok.

Het wegen en meten van alle vier sterren

Om de werkelijke aard van het systeem te bevestigen, organiseerde het team een wereldwijde campagne van grondgebonden telescopen. Ze registreerden meer eclipsen met verschillende kleurfilters en namen hoogresolutie‑spectra op, waarmee het sterrenlicht in zijn samenstellende golflengten werd gesplitst. Met geavanceerde computermethoden die overlappende spectrale lijnen kunnen ontwarren, detecteerden ze de signaturen van alle vier sterren afzonderlijk en maten ze hoe snel elk van hen naar ons toe of van ons af beweegt. Door deze radiale‑snelheidcurves te combineren met de TESS‑ en grondgebaseerde lichtkrommen in één "spectro‑fotodynamisch" model konden ze de massa's, afmetingen, temperaturen en banen van de sterren met opvallende precisie bepalen—veelal beter dan één procent.

Een systeem dat tegen de rand van stabiliteit is geduwd

De drie binnenste sterren zijn allemaal heter en zwaarder dan de Zon: de primaire weegt ongeveer 1,75 keer de massa van de Zon en is al begonnen zich van de hoofdreeks te ontwikkelen, terwijl zijn begeleider en de derde ster massas hebben van grofweg 1,36 en 1,48 zonnemassa. De vierde, buitenste ster is zeer Zon‑achtig, met een massa dicht bij één zonnemassa en een vergelijkbare oppervlaktetemperatuur. Ondanks hun krappe schikking doorstaat het systeem veelgebruikte tests voor langetermijn gravitatie‑stabiliteit, en de huidige configuratie lijkt meer dan een miljard jaar te hebben overleefd. De nauwe banen maken de zwaartekrachtsstoten tussen de sterren sterk genoeg dat hun trajecten langzaam precesseren en wiebelen op meetbare manieren, wat een natuurlijk laboratorium biedt om theorieën over meervoudige-sterrendynamica te testen.

Van vier heldere zonnen naar twee zwakke gloedjes

Met behulp van moderne berekeningen van sterrevolutie onderzochten de auteurs ook de verre toekomst van TIC 120362137. Wanneer de meest zware sterren opzwellen tot reuzen en beginnen materie naar hun metgezellen over te dragen, worden de banen naar verwachting kleiner en herschikt. In de loop van de tijd zouden massatransfers en sterwinden de sterren van hun buitenste lagen moeten ontdoen. De simulaties suggereren dat, na een complexe reeks interacties en waarschijnlijk samensmeltingen, de oorspronkelijke vier sterren uiteindelijk zullen eindigen als slechts twee compacte witte dwergen die om elkaar heen draaien. Met andere woorden: dit uitzonderlijk compacte viervoudige stelsel zal waarschijnlijk eindigen als een nauwe dubbelster van overblijfselen—een uitkomst die helpt verklaren hoe sommige van de nauwe paren van dode sterren elders in de Melkweg zijn gevormd.

Bronvermelding: 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

Trefwoorden: viervoudig sterrensysteem, eclipsende dubbelster, dynamica van meervoudige sterren, TESS-waarnemingen, witte dwerg evolutie