科學家發現首個白矮星+超冷亞矮星雙星系統

由南京大學副教授張曾華領導的國際團隊，發現了首個年齡基準超冷亞矮星VVV1256-62B，其年齡約為105億年。日前，相關研究成果發表在《皇家天文學會月刊》上。

藝術家對 VVV1256-62AB 的構想。鐘嘉欣、張曾華供圖

太陽附近的大多數恒星都是由相同豐度的元素構成的。但有一類被稱為亞矮星的罕見的天體，其碳和鐵等重元素的含量要少得多。這些亞矮星中溫度最低的被稱為超冷亞矮星，包括小質量恒星與褐矮星。超冷亞矮星很難被研究刻畫。它們不僅暗淡且隨著時間的推移而冷卻，而且它們的年齡無法被直接測量。

VVV1256-62B形成于一個寬雙星系統中，其主星是一顆距離太陽250光年的白矮星VVV1256-62A。這兩顆伴星相距約1400個天文單位（1個天文單位=1.5億千米，即地球與太陽之間的距離），繞行周期約為6萬年。

目前，VVV1256-62AB正經過太陽附近區域，以406千米/秒（146萬公里/小時）的速度遠離銀河系中心。從VVV1256-62B測得的系統徑向速度大約比其總速度小10倍。“這是因為雙星的當前方向接近垂直于視線。”該論文合著者、西班牙天體生物學中心博士Maria-Cruz Gálvez-Ortiz解釋道。

“這對雙星的速度非常高，但還不足以逃離銀河系。因此，我們能夠根據其當前位置、距離、角速度和徑向速度來計算其在銀河系中的軌道。”該研究論文合著者、加泰羅尼亞理工大學博士Roberto Raddi說。

“我們通常假設超冷亞矮星的年齡在80億至140億年之間，就像銀河系暈中的其他恒星一樣。但這一假設從未得到觀測證實。”張曾華說，VVV1256-62AB提供了首次通過其白矮星伴星估算超冷亞矮星年齡的機會，因為白矮星相對容易建模，研究團隊可以精確地確定它們的年齡。研究團隊確定VVV1256-62A的總年齡為105億年。“白矮星的年齡是其前身恒星（1.9倍太陽質量）的壽命（20億年）和白矮星的冷卻時間（85億年）之和。”Roberto Raddi解釋道。

研究團隊根據其光譜與大氣模型的擬合得出，VVV1256-62B 的溫度約為2000攝氏度，其氫和氦之外重元素含量僅為附近恒星平均水平的15%。因此，VVV1256-62B的大氣可能比普通超冷矮星更透明。VVV1256-62A的質量是VVV1256-62B的七倍，但直徑只有VVV1256-62B的七分之一。因此，這顆白矮星的密度更大，其表面重力也比超冷亞矮星高得多。

“VVV1256-62B是首個亞太陽金屬豐度的L型矮星年齡基準，也是刻畫其它超冷亞矮星和校準大氣模型的重要參考。”研究論文的合著者、加州大學圣迭戈分校教授Adam Burgasser 說。

有意思的是，這對雙星是在南京大學天文學院為大三學生開設的早期科研課程中偶然發現的。張曾華說：“我當時正在給三名本科生講解如何使用蓋亞近鄰恒星星表尋找寬距雙星。為了演示，我一時興起，決定試著尋找白矮星+超冷矮星寬距雙星，結果找到了5對。VVV1256-62B是其中一顆伴星，這讓我很驚訝，因為我在2019年寫過一篇關于這個天體的論文，知道它是一顆L亞矮星，有著非常特殊的銀河系軌道。”

相關論文信息： https://doi.org/10.1093/mnras/stae1851