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Immaginiamo di osservare tre stelle che orbitano l’una attorno all’altra, così vicine da costituire un unico, strettissimo terzetto. Attorno a questo nucleo compatto poniamo ora che si muova una quarta stella più esterna, legata gravitazionalmente al trio ma su un’orbita più ampia. In astronomia una configurazione di questo tipo è nota come sistema quadruplo di tipo 3+1.
La sonda spaziale Tess di Nasa ha individuato l’esemplare più compatto finora conosciuto in questa rara categoria: Tic 120362137.
I sistemi 3+1 sono estremamente singolari: sono caratterizzati da una gerarchia molto stretta e definita; in più, le stelle che li compongono orbitano in una regione relativamente piccola, mantenendo però una stabilità gravitazionale di lungo periodo.
Nel caso di Tic 120362137, il nucleo compatto interno di tre stelle occupa uno spazio che potrebbe rientrare interamente entro l’orbita di Mercurio, il pianeta più vicino al Sole. La quarta stella esterna orbita, invece, a una distanza paragonabile a quella dell’orbita di Giove: in altre parole, l’intera architettura del sistema 3+1 potrebbe stare tra il Sole e Giove.
La scoperta, basata sulle osservazioni di Tess e su successivi controlli spettroscopici da Terra, è stata pubblicata su Nature Communications.
Oltre a essere il sistema quadruplo 3+1 più compatto scoperto finora, Tic 120362137 detiene un ulteriore record: la stella esterna completa un’orbita attorno al terzetto in soli 1.046 giorni, il periodo più breve mai misurato per la componente esterna di un sistema quadruplo di questo tipo. All’interno del trio compatto, la stella meno legata al sottosistema centrale orbita con un periodo di circa 51 giorni, contribuendo a una danza gravitazionale estremamente serrata.
Lo studio di questo sistema multiplo potrebbe fornire quindi agli astronomi dati fondamentali per migliorare la nostra comprensione sulla stabilità orbitale a lungo termine.
Le analisi spettroscopiche hanno permesso ai ricercatori di determinare anche le proprietà fisiche delle quattro componenti. Le tre stelle interne risultano più massicce e più calde del Sole, mentre la stella esterna è più fredda e meno massiccia, con caratteristiche quindi più simili alla nostra stella.
Un ulteriore traguardo riguarda proprio il livello di dettaglio osservativo: per la prima volta in un sistema quadruplo 3+1 così compatto sono state identificate chiaramente le righe spettrali di tutte e quattro le stelle, rendendo TIC 120362137 uno dei sistemi multipli meglio caratterizzati in assoluto.
Modellando la sua evoluzione futura attraverso simulazioni al computer, i ricercatori sono stati anche in grado di determinare il destino verso il quale si spingerà questo particolare sistema stellare: finirà probabilmente per diventare una coppia di resti stellari di nane bianche.
In una prima fase, la stella più massiccia del terzetto interno evolverà in gigante rossa, espandendosi fino a fondersi con la seconda stella più interna. La risultante da questa prima fusione ingloberà successivamente anche la terza componente del trio originario.
Il prodotto di questa duplice fusione perderà quindi una parte significativa della propria massa, collassando infine in una nana bianca. In una fase successiva, anche la quarta stella – quella più esterna – seguirà un percorso evolutivo analogo, portando alla formazione di una seconda nana bianca.
Immagine in evidenza: illustrazione di un sistema muliplo stellare, in questo caso composto da stelle giganti rosse molto vicine. Crediti: Nasa Goddard Space Flight Center/Chris Smith (KBRwyle)