Im Kosmos kommen Mehrfach-Sternsysteme häufig vor: Astronomen schätzen, dass rund ein Drittel aller Sterne Doppel- oder Dreifachsterne sind. Auch unsere Sonne hatte vermutlich einst eine stellare „Schwester“, die gemeinsam mit ihr in einer kollabierenden Gaswolke gebildet wurde. In solchen Sternenwiegen können jedoch auch größere Mehrfachsysteme mit vier, fünf oder sogar sechs Sternen entstehen. Diese Systeme sind jedoch meist nur dann stabil, wenn sie hierarchisch organisiert sind. Sie bestehen dann aus mehreren Paaren, die sich gegenseitig umkreisen. 2021 haben Astronomen beispielsweise ein Sechsfach-Sternsystem aus drei Paaren entdeckt. Zwei Paare umkreisen sich gegenseitig, das dritte Paar umkreist dieses innere Quartett. In Dreifach-Sternsystemen gibt es meist ein inneres Paar, das von einem Einzelstern umkreist wird. Vierersysteme bestehen meist aus zwei Paaren.
Ein inneres Trio mit äußerem Begleiter
Jetzt haben Astronomen ein Vierfach-Sternsystem entdeckt, das zu einem anderen, selteneren hierarchischen Typ gehört. „Diese 3+1 oder (2+1) + 1-Systeme bestehen aus einem hierarchischen Dreiersystem, bei dem der vierte Stern in einem deutlich weiteren Orbit um das Massenzentrum des inneren Trios kreist“, schreiben Tamás Borkovits vom Astronomischen Observatorium Baja in Ungarn und seine Kollegen. Diese Form von Vierfach-Systemen wird vermutlich auf andere Weise gebildet als die Quartette aus zwei Paaren und ist daher seltener. Solche Systeme können aber wertvolle Informationen darüber liefern, wie sie entstehen, wie die Astronomen erklären. Mithilfe von Beobachtungen mit dem NASA-Weltraumteleskop TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) haben sie nun ein solches 3+1-System aufgespürt. In den Lichtkurven des Teleskops zeigte sich zunächst das deutliche Signal einer gegenseitigen Sternbedeckung durch ein inneres Sternenpaar, das sich mit einer Periode von 3,28 Tagen eng umkreist. „Zusätzlich wurden weitere Verschattungen detektiert, die einen dritten, in 51,3 Tagen um das Massenzentrum dieses Paares kreisenden Stern enthüllten“, berichten Borkovits und sein Team. Damit entsprach diese Konfiguration einem klassischen hierarchischen Dreifachsystem.
Beobachtungen mit weiteren, erdbasierten Teleskopen enthüllten eine weitere Komponente dieses TIC 120362137 getauften Systems: einen vierten Stern, der das Trio weiter außen mit einer Umlaufzeit von 1045 Tagen umkreist. Damit handelt es sich um ein 3+1-Sternsystem. Wie nähere Analysen ergaben, sind die drei inneren Sterne dieses Quartetts massereicher und größer als die Sonne: Sie sind zwischen 1,3 und 1,75 Sonnenmassen schwer und ihre Radien liegen zwischen dem eineinhalb- und dreifachen Sonnenradius. Alle drei sind zudem heißer als die Sonne und bewegen sich auf einer gemeinsamen, flachen Ebene. „Eine solche Flachheit ist wahrscheinlich ein Relikt des Bildungsprozesses dieses Systems“, schreiben die Astronomen. „Wahrscheinlich wurden alle vier Sterne ursprünglich in derselben flachen Scheibe gebildet.“ Der vierte, sonnenähnliche Stern, bewegt sich nicht mehr genau in dieser Ebene, sein Orbit ist aber vermutlich nicht mehr als zehn Grad geneigt, wie Borkovits und seine Kollegen ermittelten.
