Este sistema estelar quádruplo recorde é tão lotado que poderia caber entre Júpiter e o nosso sol

Usando a espaçonave TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA, os astrônomos descobriram uma extraordinária estrela quádrupla. O sistema é o sistema estelar 3+1 mais compacto, um subconjunto de sistemas estelares quádruplos, já descoberto. Curiosamente, os descobridores deste sistema também foram capazes de determinar qual será o seu destino final.

O sistema TIC 120362137 consiste em um sistema interno estável e firmemente ligado de três estrelas orbitando uns aos outros que são orbitados por uma estrela externa mais distante observando o sistema de longe. Embora a estrela externa esteja localizada aproximadamente à mesma distância do trio estelar que a distância de Júpiter para o solo subsistema estelar interno caberia na órbita de Mercúrioo planeta mais próximo do Sol, em torno da nossa estrela.

O TIC 120362137 é uma descoberta importante para os investigadores porque, além de os sistemas 3+1 serem extremamente raros — como um chamado sistema estelar hierárquico, onde várias estrelas orbitam umas às outras dentro de uma área relativamente pequena — o TIC 120362137 também pode ajudar-nos a compreender melhor a formação estelar e a estabilidade orbital a longo prazo.

“TIC 120362137 é atualmente o sistema estelar quádruplo do tipo 3 + 1 mais compacto conhecido”, disse o líder da equipe Tamás Borkovits, pesquisador da Universidade de Szeged, Hungria, ao Space.com.

Contudo, a natureza extraordinária deste sistema não era imediatamente óbvia.

“Através de uma simples inspeção dos primeiros TESS dados, percebemos que TIC 120362137 é um sistema estelar triplo compacto, compacto e triplamente eclipsante “, disse Borkovits. O pesquisador acrescentou que quando a equipe viu TIC 120362137 pela primeira vez, o sistema até então desconhecido inicialmente parecia consistir em um par de estrelas eclipsando uma à outra a cada 3,3 dias terrestres, criando uma queda no brilho que durava entre uma e duas horas.

“Conhecemos milhares de tais sistemas, chamados de binários eclipsantes. Portanto, não havia nada de interessante ou peculiar naquela fase”, continuou ele. “Então, percebemos que há desvanecimentos extras de um a dois dias a cada 25 a 26 dias, o que deixou claro que deve haver uma terceira estrela também no sistema, com um período orbital de cerca de 51 dias. Portanto, descobrimos que TIC 120362137 deve ser um sistema triplo eclipsante triplo.

“No entanto, nós ainda não sabia sobre a quarta estrela naquele momento.”

A equipe então viu mais eclipses, indicando uma quarta estrela, cuja presença foi confirmada usando o Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph (TRES) no telescópio Tillinghast de 1,5 metros localizado no Monte Hopkins, no Arizona.

“TIC 120362137 é recordista no sentido de que descobrimos que a estrela mais externa tem um período orbital de apenas cerca de 1.046 dias, que é de longe o mais curto entre todas as estrelas quádruplas 3+1 atualmente conhecidas”, disse Borkovits. “A descoberta de tais sistemas, no entanto, é muito, muito difícil. Descobrir um quarto componente, o mais distante, verificando os eclipses da mesma forma que o sistema interno, requer muito mais tempo, talvez até várias décadas ou mais. Outros tipos de detecção de uma quarta estrela podem acontecer, mas apenas por acaso.”

A linha superior mostra o sistema em vista superior, enquanto a linha do meio mostra a vista lateral (como visto pelo TESS). A parte inferior mostra a curva de luz observada pelo TESS e a curva de luz do modelo fotodinâmico entre 22/07/2022 e 04/08/2022, praticamente uma parte das observações do Setor 54 da espaçonave TESS. Nas colunas da esquerda, pode-se ver todo o sistema estelar quádruplo, enquanto nas colunas da direita é mostrado o movimento do subsistema triplo interno. (Crédito da imagem: Brian P. Powell, Centro de Voo Espacial Goddard da NASA)

A equipe também conseguiu determinar outras características das estrelas deste sistema. Os cientistas descobriram que as três estrelas mais internas são mais massivas e mais quentes que o Sol, enquanto a componente mais externa, a quarta estrela, é mais fria, menos massiva e, portanto, semelhante ao Sol. Além disso, usando simulações de computador, os pesquisadores conseguiram determinar o futuro deste sistema estelar 3+1, terminando como apenas dois anã branca remanescentes estelares.

“Primeiro, a estrela mais massiva, que é o componente primário do binário mais interno, alcançará o estado de gigante vermelha. Nesse estado, ela se fundirá com sua companheira, a estrela secundária do binário mais interno. Chamamos esse corpo estelar filho de A'”, disse Borkovits. “Então, daqui a cerca de 276 milhões de anos, numa segunda etapa, esta nova estrela A’ fundida irá fundir-se com a terceira componente estelar, a estrela B, quando ambas as estrelas atingirem o estágio de gigante vermelha. Chamamos esta nova estrela massiva de AB.”

Ele acrescentou que, depois disso, a estrela AB perderá uma parte significativa de sua massa, eventualmente entrando em colapso para formar uma anã branca. Quando isso acontecer, a distante quarta estrela passará por um processo semelhante, criando a segunda anã branca.

“Finalmente, portanto, o nosso modelo evolutivo prevê o binário destas duas anãs brancas com um período orbital de cerca de 44 dias”, disse Borkovits. “A anã branca mais massiva, com uma massa de cerca de 89% da massa do Sol, é formada após duas fusões envolvendo as três estrelas internas, enquanto a anã branca menos massiva, com uma massa de cerca de 29% da massa do Sol, é simplesmente formada a partir da quarta estrela mais distante.