科學家發現了一個緊密的多重恆星系統。
（示意圖/圖片來源：手繪插畫 Createascene/看中國）
宇宙中的恆星很少孤獨的存在，許多恆星以雙星、三星，甚至是更多成員的形式一起誕生與運行。最近一項研究揭示了一個格外令人驚奇的天體，一個由四顆恆星組成，結構極為緊密的多星系統。
這個系統被命名為TIC 120362137。研究顯示，它是目前已知結構最緊湊的「3+1型四星系統」之一，內部結構之緊密，甚至可以完全容納在水星繞太陽的軌道範圍之內。對天文學家而言，這就像是在宇宙中發現了一個精密運作的「四重天體時鐘」。
四顆恆星的層級舞蹈
TIC 120362137並不是四顆恆星隨意聚集在一起，而是一個層級式的多星系統，這意味著它的結構像一層一層的軌道組合。
在這個系統中，最內側是一對彼此互相掩食的雙星，軌道週期約3.28天；第三顆恆星繞著這對雙星運行，週期約51.3天；第四顆恆星位於更外層，以大約1046天（接近三年）的週期繞整個三星系統運行。
天文學家將這種結構稱為「3+1型四星系統」，由三顆恆星形成一個緊密子系統，第四顆星則在外圍運行。在宇宙中，多星系統並不少見，但像TIC 120362137這樣層級清晰、距離又極端緊密的四星系統卻非常罕見。
比水星軌道更小的恆星系統
研究指出，這個系統最令人驚訝的地方在於它的空間尺度。內部由三顆恆星構成的子系統非常緊密，整體規模比水星繞太陽的軌道還小。換句話說，如果把太陽系放大來比較，這三顆恆星幾乎是在一個極小的區域中互相環繞。
更特別的是，這三顆恆星的質量與溫度都高於太陽，外圍第四顆恆星則是接近太陽型的恆星。在如此狹小的空間內，同時存在多顆恆星，並且保持長期穩定運行，本身就是天體力學上的一個奇妙案例。
TESS衛星捕捉到神秘的「多重掩食」
這個系統之所以被發現，與NASA的凌日系外行星巡天衛星（TESS）有關。TESS在2019年至2024年間多次觀測到這顆恆星，天文學家在光變曲線中發現了一個明顯訊號，每3.28天會出現一次亮度下降，這代表兩顆恆星彼此掩食。
更奇特的現象接著出現，在觀測資料中，科學家又發現持續1至2天的額外掩食事件，而且出現頻率顯示其週期約51.3天，這意味著第三顆恆星也會參與掩食，形成三體掩食事件。這種情況極為罕見，也成為確認第三顆恆星存在的重要線索。
光譜分析揭露第四顆恆星
隨著研究深入，天文學家發現僅用三顆恆星仍無法完全解釋觀測到的軌道變化。透過地面望遠鏡的高解析光譜觀測，研究團隊使用一種稱為QUADCOR的分析技術，嘗試在光譜中分離出不同恆星的訊號。
結果顯示，除了前三顆恆星以外，還存在第四顆恆星的微弱光譜線。這使得研究人員能夠直接測量四顆恆星的徑向速度，完整重建整個系統的軌道結構。因此，TIC 120362137成為目前少數所有四顆恆星都能被光譜直接觀測到的3+1型四星系統。
宇宙中的稀有家族
在目前的天文資料庫中，與TIC 120362137相似的緊密四星系統其實非常少。
研究指出，已知最接近的兩個案例是HIP 41431與TIC 114936199，但是這些系統在結構或質量分布上都與TIC 120362137有所不同。比如在HIP 41431中，第四顆恆星尚未被光譜直接觀測到。在TIC 114936199中，外層恆星的軌道週期則長達約2100天
與前兩者相比之下，TIC 120362137不僅結構更緊密，而且四顆恆星都被直接測量到，成為目前研究最完整的案例之一。
未來的命運 兩顆白矮星
研究團隊對這個系統的長期演化進行了模型計算。結果顯示，在恆星逐漸演化並耗盡燃料後，這個系統最終很可能變成一對白矮星。這種結局意味著，如今這個緊密運行的四星系統，在數十億年後將轉變為截然不同的宇宙景象。
宇宙天象的精密機械
對天文學家而言，像TIC 120362137這樣的系統具有特殊價值。由於多顆恆星彼此的引力會產生複雜的動力學互動，這些系統就像天然的「天體物理實驗室」，能幫助科學家研究多星系統的形成過程、恆星軌道的長期穩定性，以及強烈引力交互作用的變化。
在浩瀚宇宙中，恆星常常被想像為孤獨燃燒的光點，而像TIC 120362137這樣的系統宣示了，恆星在某些地方不是孤獨存在，而是以複雜而優雅的軌道，共同演出一場跨越億萬年的宇宙奇觀。
本報導來源自《自然》之《自然通訊》發表內容。
