El sistema estelar cuádruple más compacto que cabe hasta ahora en un área del tamaño de la órbita de Júpiter

Astrónomos han reportado observaciones de un sistema estelar inusual, compuesto por una estrella que orbita un sistema de tres estrellas con un vínculo más estrecho. Este sistema estelar cuádruple se describe en un nuevo estudio, publicado en Nature Communications, como el sistema estelar cuádruple más compacto observado hasta la fecha, con las cuatro estrellas encajando en un área del tamaño de la órbita de Júpiter.

Sistemas estelares cuádruples de tipo 3+1
Dado que el sistema consta de una estrella que orbita un subsistema de 3 estrellas, se le denomina sistema estelar cuádruple de tipo 3+1. Esto se opone al tipo 2+2, que consta de dos subsistemas internos de dos estrellas, que giran alrededor de su centro de masas combinado con una separación mucho mayor. Ambos tipos de sistemas se describen como jerárquicos. Comprender estos sistemas puede arrojar luz sobre la formación estelar, la dinámica y la evolución de objetos estelares exóticos.

Actualmente, solo se han observado otros dos sistemas estelares cuádruples de tipo 3+1, ya que los sistemas binarios de dos estrellas, más pequeños, parecen ser mucho más comunes. Los dos sistemas estelares cuádruples de tipo 3+1 conocidos eran menos compactos en comparación con el reciente descubrimiento, conocido como «TIC 120362137».

Los autores del estudio señalan: «Es muy probable que existan otros sistemas estelares cuádruples de tipo 3+1 igualmente compactos. Sin embargo, su descubrimiento es muy difícil y podría depender únicamente de algunas propiedades fortuitas ocasionales de estos sistemas».

Detecciones directas de las cuatro estrellas
El equipo parece haber tenido suerte al encontrar este nuevo sistema, ya que, según afirman, su brillo permitió realizar observaciones fotométricas y espectroscópicas terrestres. Esto se combinó con los datos iniciales del Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS).

Aunque no era evidente de inmediato que se trataba de un sistema de cuatro estrellas, estas observaciones ayudaron a los astrónomos a detectar variaciones en la luz que permitieron distinguir las cuatro estrellas por separado y medir directamente sus propiedades. Esta detección espectroscópica directa también es una primicia para sistemas estelares cuádruples de tipo 3+1.

Sus resultados mostraron que el sistema triple interior de TIC 120362137 se encuentra dentro de un área del tamaño de la órbita de Mercurio, mientras que la cuarta estrella orbita a una distancia similar a la de Júpiter del Sol. El equipo también pudo determinar las temperaturas y los tamaños de las cuatro estrellas. Descubrieron que las tres estrellas interiores son más masivas y calientes que el Sol, aunque en distintos grados. La estrella más masiva es la primaria del sistema binario más interior (llamada estrella Aa). La cuarta estrella exterior es más pequeña, más similar en tamaño y temperatura al Sol y tiene un período de 1046 días. Los períodos de las estrellas interiores son mucho más cortos, desde unos pocos días hasta 51 días.

Origen y destino de TIC 120362137
El equipo afirma que la inclinación del sistema es relativamente plana. Esto proporciona información sobre su formación inicial.

«Es muy probable que dicha inclinación sea primordial, es decir, un residuo del proceso de formación de todo el sistema cuádruple. El escenario más probable es que las cuatro estrellas se formaran a partir del mismo disco, originalmente plano, con un proceso de fragmentación secuencial. Este proceso, que favorece la formación de componentes estelares binarios o múltiples de masa casi igual, y que tuvo que ir seguido de una migración impulsada por el disco, dio lugar a subsistemas internos más compactos (como es el caso de nuestro sistema actual)», explican los autores del estudio.

Las órbitas de las estrellas dentro de TIC 120362137 son actualmente estables, y los investigadores afirman que deberían permanecer así durante toda la vida de la secuencia principal de estas estrellas. Sin embargo, las simulaciones indican que, con el tiempo, estas estrellas probablemente colapsarán en un sistema binario de enanas blancas cuando las tres estrellas internas se fusionen. Sin embargo, el seguimiento continuo de estos y otros sistemas cuádruples podría revelar más sobre la evolución dinámica de estos raros sistemas.

Con información de Nature