NASA TESS 发现了近 100 个四重星系统

NASA的凌日系外行星调查卫星(TESS)自2018年底开始执行任务以来已经发现了5000多颗候选系外行星以及197颗确认的系外行星。TESS擅长寻找系外行星，但该航天器是一个强大的科学平台，它也有其他发现。跟TESS合作的科学家们最近宣布了97个四合星候选者，几乎使已知的四合星系统数量翻了一番。

TESS的任务是寻找系外行星。更具体地说，它的任务是寻找附近明亮恒星周围的系外行星。凌日系外行星调查卫星还可以研究这些行星的质量、密度、大小和轨道。

但TESS的视场很宽，比它的前身开普勒太空望远镜宽得多。它的广域相机阵列已经勘察了85%的天空并收集了大量的数据。科学家们利用机器学习和一群热心的公民科学家来梳理这些数据。

根据一篇新的论文，TESS数据的最新成果是一份97个“......统一审核的四合星系统候选者 ”的目录。这篇论文则是在TESS全幅图像中发现97颗黯淡的四合星候选体。

研究人员们在文章总写道：“通过机器学习技术和视觉检查的结合，在TESS全帧图像数据中确定了候选者，这些候选者是由一个专门的公民科学家小组做出的主要贡献。”

为了找到这些系统，一些常见的嫌疑人--NASA戈达德太空飞行中心(GSFC)天体物理科学部和麻省理工学院卡夫利研究所--之间进行了合作。但这些研究机构的专业人士需要一些帮助。这种帮助来自于七位经验丰富的公民科学家，他们协助进行了艰苦的逐像素分析光曲线的工作。研究人员们在他们的论文中写道：“为了排除由于附近的场星或系统效应造成的假阳性，我们对目标的光曲线进行逐像素评估......。”

研究人员将他们的努力集中在识别三倍和四倍恒星系统上，但结果超出了这些多星系统。他们还发现了第一个六倍食六星系统和第一个从TESS数据的一个扇面中检测到的凌日环行行星。

四重恒星系统包含两对黯淡双星(EB)。然而，如果从我们的视点来看，它们只是相互食化的双星，那么它们就是双星。所有这些过境和日食可能很难纠缠在一起，这就解释了为什么要有专门的公民科学家来帮忙。

研究人员只对特定的四合星系统感兴趣，他们故意排除了其他的。他们写道：“我们注意到，这个目录中列出的目标是四合星候选星，它们分别来自单一的TESS源，也就是说，双组分EB在TESS数据中是无法分辨的。这些四分体系统之所以出现在目录中，是因为它们表现出在人类时间尺度上可观察到的变化。原因是，就这项工作而言，我们的兴趣在于能在人类的时间尺度（几个月到几年）上表现出动态有趣的相互作用的紧密四元系统。”

这个解释有点啰嗦，但它可以归结为这一点。TESS的像素宽度可能是巨大的。如果TESS找到了一对相隔两个TESS像素的EB，如果EB离我们有500帕斯卡的距离，那就意味着EB彼此之间相隔高达20,000AU。在如此遥远的距离上，人类可能需要经过几代人的观察才能注意到恒星之间的任何互动关系。系统必须相互靠近才能在几个月或几年内表现出有趣的互动，所以它们必须在同一个TESS像素中。这就是需要进行艰苦的逐个像素分析的原因。

目录中的系统都经过了严格的审查过程。该小组也遇到了许多假阳性的情况。目标附近的一颗场星常常被认为是另一个EB，直到更深入的分析将其排除在外。还有一些时候，他们检测到了两对EB，但它们并没有相互联系且彼此之间的距离太远，无法构成一个四星系统。还有一些三重星系统，其日食模式模仿了四重星系统。总而言之，有五种假阳性的情况。

研究人员在他们的总结写道：“目标恒星已经通过目测确定并表现出两组具有两个不同周期的日食，每个都有主食，在大多数情况下还有次食。所有的目标都经过了统一的审核并通过了一系列的测试，包括逐个像素和光中心运动分析。”

那么为什么天文学家对四重系统感兴趣呢？这是多星系统可以揭示出很多关于恒星演化的途径。天文学家和天体物理学家对恒星的演化阶段如短周期双星、共包事件、Ia型超新星和黑洞合并都表现出了兴趣。

多个系统中的恒星的排列也是恒星如何形成的证据。他们写道：“如一个四重系统的各个组成部分之间的质量比、组成双星系统的周期比和相互的倾角为系统是否通过核心或盘状碎片的‘自上而下’的情况或通过引力捕获的‘自下而上’的聚集形成提供了重要的见解。

多恒星系统的另一个令人兴奋的方面涉及到行星。天文学家已经在多恒星系统周围发现了一些行星，但它们的起源和命运还不清楚。

2015年，天文学家在四重恒星系统30 Arietis中发现了一颗大质量行星。根据该发现，该系统是一个巨大的气体巨行星的家园，其质量为木星的十倍。这是四合星系统中第二个已知的行星实例。

2019年，研究人员发现了一个独特的四合星系统，其中的恒星跟周围