Il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA ha trovato oltre 5000 candidati esopianeti e 197 esopianeti confermati da quando la sua missione è iniziata alla fine del 2018. TESS è una potente piattaforma scientifica, e ha fatto anche altre scoperte. Gli scienziati che lavorano con TESS hanno recentemente annunciato 97 candidati a stella quadrupla, quasi raddoppiando il numero di sistemi quadrupli noti. Il documento è "97 Eclipsing Quadruple Star Candidates Discovered in TESS Full Frame Images". L'articolo è disponibile sul sito pre-stampa arxiv.org e sarà pubblicato su The Astrophysical Journal Supplement. L'autore principale dell'articolo è Veselin Kostov del Goddard Space Flight Center della NASA.
La missione di TESS è trovare esopianeti. Più specificamente, la sua missione è quella di trovare esopianeti intorno a stelle luminose vicine. Il Transiting Exoplanet Survey Satellite può anche studiare la massa, la densità, le dimensioni e l'orbita di quei pianeti.
Ma il campo visivo di TESS è ampio, molto più ampio del suo predecessore, il telescopio spaziale Kepler. La sua gamma di telecamere ad ampio campo ha esaminato l'85% del cielo e raccolto un'enorme quantità di dati. Gli scienziati usano l'apprendimento automatico e la collaborazione di cittadini desiderosi di setacciare quei dati.
Per trovare questi sistemi, c'è stata una collaborazione tra la NASA Goddard Space Flight Center (GSFC) Astrophysics Science Division e il MIT Kavli Institute. Ma i professionisti di quegli istituti di ricerca avevano bisogno di aiuto. Questo aiuto è venuto da sette cittadini scienziati esperti che hanno assistito nello sforzo scrupoloso di analisi pixel per pixel delle curve di luce. I ricercatori hanno concentrato i loro sforzi sull'identificazione di sistemi stellari tripli e quadrupli, ma i risultati vanno oltre quei sistemi stellari multipli. I sistemi stellari quadrupli contengono due coppie di stelle binarie ad eclissi (EB). Tuttavia, questi transiti ed eclissi possono essere difficili da intercettare, il che spiega l'aiuto di cittadini scienziati dedicati.
I ricercatori erano interessati solo a specifici sistemi stellari quadrupli e ne hanno deliberatamente esclusi altri. Questi sistemi quadrupli sono in catalogo perché presentano cambiamenti osservabili in scale temporali umane. "La ragione è che ai fini di questo lavoro, i nostri interessi sono in sistemi quadrupli stretti che possono esibire interazioni dinamicamente interessanti su una scala temporale umana (mesi o anni)", spiegano i ricercatori.
Se TESS individua una coppia di EB separati da due pixel TESS e se gli EB sono a 500 parsec da noi, significa che gli EB sono separati l'uno dall'altro da un massimo di 20.000 UA. A quella vasta distanza l'una dall'altra, potrebbero essere necessarie generazioni di osservazioni umane per notare eventuali interazioni tra le stelle. I sistemi devono essere più vicini l'uno all'altro per mostrare interazioni interessanti osservabili in mesi o anni, quindi devono essere nello stesso pixel TESS. Questo è ciò che ha reso necessaria la scrupolosa analisi pixel per pixel.
I sistemi del catalogo sono sopravvissuti a un rigoroso processo di controllo. Il team ha anche riscontrato molti falsi positivi. C'erano anche sistemi stellari tripli il cui modello di eclissi imitava un sistema stellare quadruplo. Nel loro riassunto, gli autori hanno scritto che "Le stelle bersaglio sono state identificate attraverso l'ispezione visiva e mostrano due serie di eclissi con due periodi distinti, ciascuno con eclissi primarie e, nella maggior parte dei casi, secondarie. Tutti gli obiettivi sono stati controllati in modo uniforme e hanno superato una serie di test, tra cui l'analisi del movimento pixel per pixel".
Sistemi stellari multipli possono rivelare molto sui percorsi di evoluzione stellare. Astronomi e astrofisici sono interessati agli stadi stellari dell'evoluzione come le binarie di breve periodo, gli eventi di inviluppo comune, le supernove di tipo Ia e le fusioni di buchi neri.
La disposizione delle stelle in sistemi multipli è anche la prova di come si sono formate le stelle. "Ad esempio, i rapporti di massa tra i singoli componenti di un sistema quadruplo, i rapporti di periodo tra i sistemi binari costituenti e l'inclinazione reciproca forniscono informazioni importanti sul fatto che il sistema si sia formato attraverso uno scenario di frammentazione del nucleo o del disco o aggregazione tramite cattura gravitazionale", hanno scritto.
Un altro aspetto interessante dei sistemi stellari multipli riguarda i pianeti. Gli astronomi hanno trovato alcuni pianeti intorno a più sistemi stellari, ma le loro origini e il loro destino non sono chiari. Nel 2015 gli astronomi hanno scoperto un pianeta massiccio nel sistema stellare quadruplo 30 Arietis. Secondo questa scoperta, il sistema ospita un enorme gigante gassoso dieci volte più massiccio di Giove. Era il secondo caso di pianeta conosciuto in un sistema stellare quadruplo.
Nel 2019 i ricercatori hanno trovato un sistema stellare quadruplo unico in cui le stelle sono ad angolo retto rispetto al disco di gas e polvere che le circonda. I pianeti probabilmente si formeranno da questo disco protoplanetario. Quanto sarebbe insolita la vista dalla superficie di un pianeta in quel sistema? Il team di ricercatori non ha ancora finito. Dicono di aver rilevato diversi falsi positivi rispetto ai rilevamenti controllati e che l'analisi completa va oltre lo scopo di questo documento.