四星系统要在很长时间内保持稳定,通常会形成层级结构。所谓2+2构型,是两颗星先组成一对近距离双星,另两颗星组成第二对双星,两对双星的共同质心再沿更大的外轨道互绕。如果两对内双星都从地球视线方向发生食,就会在同一光变曲线中留下两套周期信号。
TIC 433545934的特殊之处不止于“双食”。TESS首先在常规内层食之外记录到结构复杂的额外变暗,触发团队联合TESS、ASAS-SN、ATLAS和补充地面测光进行分析。外层互食的复杂形态本身就表明两对双星不是恰巧叠在同一视线,而是在物理上受引力束缚。
团队把两套相位折叠光变、食时变化、额外互食以及系统的光谱能量分布放入统一光动力学模型。结果显示,A双星的周期为2.07天,B双星为1.41天;两对双星质心的外轨道周期为224.5天。仅以外周期衡量,它是已知第五紧凑的2+2四星系统。
最醒目的事件由B双星从前方经过A双星时产生。B中的两颗星依次遮挡A中的两颗星,TESS光变出现三重凹陷。团队还在ASAS-SN和ATLAS档案中找到了相似的额外食,但外轨道一周只出现一次相应几何;A双星不会在另一侧反过来遮掩B双星。
这种不对称与外轨道较高偏心率相符,模型给出e约0.62。尽管轨道偏心,两条内轨道和外轨道仍十分接近共面,互倾角都小于约2度。近共面几何解释了为何内层食和外层互食能够同时进入我们的视线,也为检验层级多星系统的形成与长期轨道演化提供严格约束。
光动力学解还表明,A双星由两颗相近、略有演化的晚A型星组成,质量比约0.92;B双星的主星明显占优,质量比约0.60。四颗星的模型质量约为2.33、2.15、2.26和1.35个太阳质量,系统距离约1464秒差距。这些数值来自联合拟合,仍带有统计和模型误差。
论文已获《天文学与天体物理学》接收。“首个”指目前已知同时满足两对内双星都发生食、并且一对双星还遮掩另一对的2+2系统,而不是第一套四星系统。示意图只能帮助理解投影几何,不能当作四颗星的直接空间照片;后续光谱和更多外层互食将继续收紧质量、半径与轨道进动参数。
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