Ces types de systèmes sont extrêmement rares : le système stellaire quadruple 3+1 le plus compact jamais observé vient d’être découvert

Une configuration céleste inédite capturée par le télescope TESS

Qu’est-ce qu’un système stellaire quadruple avec une architecture de type 3+1 ? L’univers présente parfois des configurations singulières où une étoile solitaire orbite autour d’un groupe central composé de trois autres astres.

Le télescope spatial chasseur d’exoplanètes TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) vient de capturer une image inédite de cette mécanique céleste. Cet instrument d’observation de pointe a permis de repérer un ensemble officiellement baptisé TIC 120362137.

L’observation de ce regroupement repousse les limites des connaissances astronomiques actuelles. Les chercheurs ont formellement identifié la version la plus resserrée jamais documentée pour ce type de formation spatiale, révélant une proximité extrême entre les corps qui la composent.

L’équilibre délicat d’une architecture gravitationnelle complexe

La découverte de cette architecture soulève de nombreuses interrogations sur la dynamique des corps célestes. En règle générale, les systèmes à plusieurs corps composés d’objets de masse comparable se révèlent hautement instables et tendent à se disloquer.

L’identification d’une telle structure dans un état de stabilité apporte un éclairage inédit sur ces agencements gravitationnels. L’échelle spatiale de ce système est particulièrement restreinte : les trois étoiles internes évoluent dans une zone comparable à l’orbite de Mercure autour de notre Soleil.

La quatrième étoile se maintient à une distance légèrement inférieure à l’orbite de Jupiter. Le Dr Tibor Mitnyan, co-auteur de l’étude et chercheur à l’Université de Szeged, a détaillé cette rareté au média IFLScience : « Ces types de systèmes sont très rares et également très difficiles à découvrir. Il s’agit du système quadruple avec une hiérarchie 3+1 ayant la période externe la plus courte (c’est-à-dire le plus compact) connu, et c’est aussi le seul dans lequel les raies spectrales des quatre étoiles ont pu être séparées. »

Radiographie détaillée des étoiles du cœur du système

La capacité de séparer les raies spectrales et d’analyser les éclipses a offert aux astronomes une opportunité d’observation unique. Les équipes scientifiques ont pu décortiquer les caractéristiques individuelles de chaque astre, déterminant ainsi avec précision leurs âges, leurs masses, leurs rayons, leurs températures et leurs périodes orbitales.

Au cœur de cet ensemble, la paire d’étoiles la plus interne se tourne autour à un rythme particulièrement soutenu. Ces deux objets célestes complètent leur orbite mutuelle tous les 3,28 jours.

Leurs mensurations dépassent celles de notre propre étoile. L’une des étoiles de cette paire affiche une masse supérieure de 75 % à celle du Soleil, tandis que la seconde est 36 % plus lourde. Ce duo est lui-même encerclé par une troisième étoile massive, dépassant la masse solaire de 48 %, avec une période de révolution fixée à 51,3 jours.

Le gardien extérieur et la confirmation de la stabilité

Comment la quatrième étoile interagit-elle avec ce trio central particulièrement dense ? Cet astre extérieur possède une masse très proche de celle du Soleil. Il effectue une révolution complète autour de l’ensemble des trois autres astres tous les 1 045,5 jours.

Malgré cette extrême proximité entre les différents corps, l’ensemble maintient une trajectoire pérenne. Les chercheurs ont fermement établi cette stabilité en s’appuyant sur l’étude des rapports de périodes orbitaux.

L’équipe scientifique ne s’est pas arrêtée à cette observation initiale des trajectoires. Des simulations numériques approfondies ont été menées afin de déterminer le comportement futur de ce système et les conséquences de cette chorégraphie gravitationnelle sur le long terme.

Un avenir lointain sous forme de naines blanches

Les résultats de ces projections offrent une vision précise de l’évolution stellaire de TIC 120362137. « Nous avons découvert que, à la suite de multiples phases de géantes rouges et après des pertes de masse substantielles, les étoiles du trio interne vont fusionner en une seule naine blanche, probablement sur une échelle de temps astronomiquement courte d’environ 300 millions d’années, » a précisé le Dr Mitnyan à IFLScience.

La configuration finale de l’ensemble prendra la forme d’un système binaire singulier d’ici environ 9,39 milliards d’années. « Notre modèle évolutif prédit que la binaire de ces deux naines blanches aura une période orbitale d’environ 44 jours, » ajoute le scientifique.

Les systèmes binaires que les astronomes scrutent aujourd’hui cachent peut-être des origines similaires sans que les scientifiques puissent l’attester formellement. Le chercheur souligne ce point dans cette étude publiée dans la revue Nature Communications : « Il est également intéressant de noter que si un tel système double de naines blanches est trouvé aujourd’hui, les observateurs n’auraient probablement aucune idée qu’il pourrait provenir d’un système quadruple 3+1 compact aussi exotique avec une période externe d’environ mille jours. »

Selon la source : iflscience.com