Открытие самой компактной системы из четырёх звёзд типа 3+1 TIC 120362137

Солнечная система с четырьмя Солнцами

Представьте, что вместо нашего единственного Солнца у вас четыре звезды, причём все они сосредоточены в объёме, меньшем орбиты Юпитера. Именно такое открытие сделали астрономы в отдалённом участке созвездия Лебедя: самая компактная из известных четырёхзвёздных систем в особой конфигурации «3+1». Изучение этого тесно скоординированного звёздного танца помогает учёным понять, как формируются, взаимодействуют и в конце концов умирают множественные звёзды, а также может пролить свет на происхождение некоторых экзотических объектов, например пар мёртвых звёздных ядер.

Четыре звезды в крошечном окружении

Система, получившая обозначение TIC 120362137, представляет собой иерархическую четверную систему. Две звезды образуют тесную затменно́ю пару, обращающуюся друг вокруг друга каждые 3,28 дня. Третья звезда вращается вокруг этой внутренней пары с периодом 51,3 дня, и все три находятся в пределах области, сравнимой с орбитой Меркурия вокруг Солнца. Четвёртая, похожая на Солнце звезда, обходит эту компактную тройку примерно за 2,9 года по орбите, лежащей внутри расстояния, сопоставимого с орбитой Юпитера в нашей Солнечной системе. Несмотря на четыре отдельных орбиты, вся система удивительно плоская и упорядоченная: все орбитальные плоскости выровнены в пределах всего нескольких градусов, что указывает на то, что все четыре звезды родились из одного тонкого вращающегося диска газа и пыли.

Как астрономы заметили скрытых партнёров

История началась с аппарата NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), который наблюдает большие участки неба в поисках крошечных падений светимости звёзд. TESS зафиксировал регулярные, резкие затмения каждые 3,28 дня, что указывало на близкую двойную систему, где одна звезда проходит перед другой. Но кривая блеска также показывала более редкие, длительные потемнения продолжительностью один‑два дня: дополнительные затмения, когда внутренняя пара и третья звезда поочерёдно закрывают друг друга. Тщательно измеряя моменты этих событий и отслеживая тонкие сдвиги во времени затмений, астрономы вывели присутствие третьей звезды на орбите 51,3 дня. Ещё более интригующе, медленные дополнительные вариации в моментах затмений намекали на то, что гравитация невидимого четвёртого компаньона тянет за внутреннее трио.

Взвешивание и измерение всех четырёх звёзд

Чтобы подтвердить истинную природу системы, команда организовала всемирную кампанию наземных телескопов. Они зафиксировали дополнительные затмения в разных цветовых фильтрах и получили спектры с высоким разрешением, разлагая свет звёзд на составляющие длины волн. С помощью сложных компьютерных методов, способных распутать перекрывающиеся спектральные линии, учёные обнаружили сигнатуры всех четырёх звёзд по‑отдельности и измерили, с какой скоростью каждая приближается к Земле или удаляется от неё. Комбинируя эти кривые радиальных скоростей с данными TESS и наземными кривыми блеска в единой «спектро‑фотодинамической» модели, они смогли определить массы, размеры, температуры и орбиты звёзд с впечатляющей точностью — зачастую лучше одного процента.

Система, доведённая до грани устойчивости

Три внутренних звезды горячее и массивнее Солнца: главная компонентa имеет массу около 1,75 солнечной и уже начала выходить с главной последовательности, тогда как её спутник и третья звезда имеют массы приблизительно 1,36 и 1,48 солнечных массы. Четвёртая, внешняя звезда по своим свойствам очень похожа на Солнце — её масса близка к одной солнечной и температура поверхности сопоставима. Несмотря на тесное размещение, система проходит широко используемые тесты на долгосрочную гравитационную устойчивость, и её нынешняя конфигурация, по-видимому, существовала более миллиарда лет. Тесные орбиты делают гравитационные воздействия между звёздами достаточными для того, чтобы их траектории медленно прецессировали и колебались в измеримых масштабах, предоставляя естественную лабораторию для проверки теорий динамики множественных звёзд.

От четырёх ярких Солнц к двум тусклым уголькам

Используя современные расчёты звездной эволюции, авторы также исследовали далёкое будущее TIC 120362137. По мере того как наиболее массивные звёзды раздуваются в гиганты и начинают передавать материал своим компаньонам, ожидается сокращение и перестройка орбит. Со временем обмен массой и звёздные ветры должны снять внешние оболочки звёзд. Симуляции показывают, что после сложной серии взаимодействий и вероятных слияний исходные четыре звезды, скорее всего, превратятся всего в два плотных белых карлика, обращающихся друг вокруг друга. Иными словами, эта необычно компактная четырёхзвёздная система, вероятно, завершит свою жизнь в виде близкой двойной системы остатков звёзд — исход, который помогает объяснить происхождение некоторых плотных пар мёртвых звёзд, наблюдаемых в других частях галактики.

Цитирование: 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

Ключевые слова: четверная звёздная система, затменно́й двойной, динамика множества звёзд, наблюдения TESS, эволюция белых карликов