四颗太阳挤在一起？天文学家发现罕见四恒星系统-墙外头条

星系天体恒星
科学家发现了一个紧密的多重恒星系统。
（示意图/图片来源：手绘插画 Createascene/看中国）

宇宙中的恒星很少孤独的存在，许多恒星以双星、三星，甚至是更多成员的形式一起诞生与运行。最近一项研究揭示了一个格外令人惊奇的天体，一个由四颗恒星组成，结构极为紧密的多星系统。

这个系统被命名为TIC 120362137。研究显示，它是目前已知结构最紧凑的“3+1型四星系统”之一，内部结构之紧密，甚至可以完全容纳在水星绕太阳的轨道范围之内。对天文学家而言，这就像是在宇宙中发现了一个精密运作的“四重天体时钟”。

四颗恒星的层级舞蹈

TIC 120362137并不是四颗恒星随意聚集在一起，而是一个层级式的多星系统，这意味着它的结构像一层一层的轨道组合。

在这个系统中，最内侧是一对彼此互相掩食的双星，轨道周期约3.28天；第三颗恒星绕着这对双星运行，周期约51.3天；第四颗恒星位于更外层，以大约1046天（接近三年）的周期绕整个三星系统运行。

天文学家将这种结构称为“3+1型四星系统”，由三颗恒星形成一个紧密子系统，第四颗星则在外围运行。在宇宙中，多星系统并不少见，但像TIC 120362137这样层级清晰、距离又极端紧密的四星系统却非常罕见。

研究指出，这个系统最令人惊讶的地方在于它的空间尺度。内部由三颗恒星构成的子系统非常紧密，整体规模比水星绕太阳的轨道还小。换句话说，如果把太阳系放大来比较，这三颗恒星几乎是在一个极小的区域中互相环绕。

更特别的是，这三颗恒星的质量与温度都高于太阳，外围第四颗恒星则是接近太阳型的恒星。在如此狭小的空间内，同时存在多颗恒星，并且保持长期稳定运行，本身就是天体力学上的一个奇妙案例。

这个系统之所以被发现，与NASA的凌日系外行星巡天卫星（TESS）有关。TESS在2019年至2024年间多次观测到这颗恒星，天文学家在光变曲线中发现了一个明显讯号，每3.28天会出现一次亮度下降，这代表两颗恒星彼此掩食。

更奇特的现象接着出现，在观测资料中，科学家又发现持续1至2天的额外掩食事件，而且出现频率显示其周期约51.3天，这意味着第三颗恒星也会参与掩食，形成三体掩食事件。这种情况极为罕见，也成为确认第三颗恒星存在的重要线索。

随着研究深入，天文学家发现仅用三颗恒星仍无法完全解释观测到的轨道变化。透过地面望远镜的高解析光谱观测，研究团队使用一种称为QUADCOR的分析技术，尝试在光谱中分离出不同恒星的讯号。

结果显示，除了前三颗恒星以外，还存在第四颗恒星的微弱光谱线。这使得研究人员能够直接测量四颗恒星的径向速度，完整重建整个系统的轨道结构。因此，TIC 120362137成为目前少数所有四颗恒星都能被光谱直接观测到的3+1型四星系统。

在目前的天文数据库中，与TIC 120362137相似的紧密四星系统其实非常少。

研究指出，已知最接近的两个案例是HIP 41431与TIC 114936199，但是这些系统在结构或质量分布上都与TIC 120362137有所不同。比如在HIP 41431中，第四颗恒星尚未被光谱直接观测到。在TIC 114936199中，外层恒星的轨道周期则长达约2100天

与前两者相比之下，TIC 120362137不仅结构更紧密，而且四颗恒星都被直接测量到，成为目前研究最完整的案例之一。

研究团队对这个系统的长期演化进行了模型计算。结果显示，在恒星逐渐演化并耗尽燃料后，这个系统最终很可能变成一对白矮星。这种结局意味着，如今这个紧密运行的四星系统，在数十亿年后将转变为截然不同的宇宙景象。

对天文学家而言，像TIC 120362137这样的系统具有特殊价值。由于多颗恒星彼此的引力会产生复杂的动力学互动，这些系统就像天然的“天体物理实验室”，能帮助科学家研究多星系统的形成过程、恒星轨道的长期稳定性，以及强烈引力交互作用的变化。

在浩瀚宇宙中，恒星常常被想像为孤独燃烧的光点，而像TIC 120362137这样的系统宣示了，恒星在某些地方不是孤独存在，而是以复杂而优雅的轨道，共同演出一场跨越亿万年的宇宙奇观。

本报道来源自《自然》之《自然通讯》发表内容。