這是一對已知最古老的超冷矮星的插圖，它們如此緊密地相互繞著軌道運行，有史它們繞著對方轉一圈不到一個地球日。最緊Credit: Adam Burgasser/UC San Diego
（神秘的超冷地球uux.cn）據美國物理學家組織網（by W. M. Keck Observatory）：西北大學和加州大學圣地亞哥分校(UC San Diego)的天體物理學家利用Hawaiʻi島maunakea上的W. M. Keck天文臺發現了有史以來最緊密的超冷矮星雙星系統。
這兩顆恒星如此之近，矮星以至于它們繞對方旋轉一周不到一個地球日；每顆恒星的雙星“一年”僅持續17個小時。
這個新發現的系統系統被命名為LP 413-53AB，由一對超冷矮星組成，發現這是有史一類非常低質量的恒星，它們非常冷，最緊以至于它們主要在紅外波段發光，超冷使它們對人眼完全不可見。矮星然而，雙星它們是系統宇宙中最常見的恒星類型之一。
此前，發現天文學家僅探測到三個短周期超冷矮星雙星系統，它們都相對年輕——最大4000萬歲。LP 413-53AB估計有幾十億歲了——與我們的太陽年齡相仿——但其軌道周期比迄今為止發現的所有超冷矮星雙星短約四倍。
這項研究已經被《天體物理學雜志快報》接受發表，并在arXiv.org上有預印本。
“發現這樣一個極端的系統是令人興奮的，”領導這項研究的西北大學天體物理學家許志春說。"原則上，我們知道這些系統應該存在，但是還沒有發現這樣的系統."
許是美國西北大學天體物理學跨學科探索與研究中心(CIERA)的物理學和天文學博士后研究員。他在加州大學圣地亞哥分校攻讀博士學位時開始了這項研究，在那里他得到了亞當·伯格塞教授的指導。
該團隊在探索檔案數據時首次發現了奇怪的二進制系統。Hsu開發了一種算法，可以根據恒星的光譜數據為其建模。通過分析恒星發出的光譜，天體物理學家可以確定恒星的化學成分、溫度、重力和自轉。這項分析還顯示了恒星靠近和遠離觀測者時的運動，稱為徑向速度。
在檢查LP 413-53AB的光譜數據時，Hsu注意到了一些奇怪的事情。早期的觀測捕捉到了這個系統，當時恒星大致對齊，它們的譜線重疊，這讓徐相信它只是一顆恒星。但是當恒星在它們的軌道上運行時，譜線向相反的方向移動，在后來的光譜數據中分裂成對。Hsu意識到實際上有兩顆恒星被鎖定在一個非常緊密的雙星系統中。
利用凱克天文臺的近紅外攝譜儀(NIRSPEC)，徐決定親自觀察這一現象。2022年3月13日，研究小組將凱克II望遠鏡轉向雙星系統所在的金牛座，對其進行了兩個小時的觀測。然后，他們在2022年7月、10月和12月以及2023年1月進行了更多的觀察。
“當我們進行測量時，我們可以在幾分鐘的觀察中看到事情的變化，”Burgasser說。“我們跟蹤的大多數雙星的軌道周期是幾年。所以，你每隔幾個月就要測量一次。然后，過一會兒，你就可以把拼圖拼起來了。有了這個系統，我們可以看到譜線實時分離。在人類的時間尺度上看到宇宙中發生的事情是很神奇的。”
觀察結果證實了許的模型預測。兩顆恒星之間的距離大約是地球和太陽之間距離的1%。
“這是非凡的，因為當它們年輕時，大約100萬年，這些恒星幾乎是相互重疊的，”Burgasser說。
研究小組推測，這些恒星要么在進化過程中相互遷移，要么在第三個恒星成員(現已消失)被驅逐后聚集在一起。需要更多的觀察來檢驗這些想法。
Hsu還說，通過研究類似的恒星系統，研究人員可以更多地了解地球以外潛在的宜居行星。超冷矮星比太陽暗得多，因此任何表面有液態水的世界——形成和維持生命的關鍵成分——都需要離恒星更近。然而，對于LP 413-53AB來說，可居住帶距離恰好非常接近恒星軌道的大小，因此很可能無法在該系統中形成可居住的行星。
“這些超冷矮星是我們太陽的鄰居，”徐說。“為了識別潛在的可居住宿主，從我們附近的鄰居開始是有幫助的。但是，如果在超冷矮星中緊密雙星很常見，那么可能很難找到可居住的世界。”
為了充分探索這些場景，Hsu，Burgasser和他們的合作者希望查明更多的短周期超冷矮星雙星系統，以創建一個完整的數據樣本。新的觀測數據有助于加強雙星形成和演化的理論模型。然而，直到現在，尋找超冷雙星仍然是一個罕見的壯舉。
“這些系統很罕見，”合著者克里斯·泰森說，他是加州大學圣地亞哥分校的博士后研究員。“但我們不知道它們是否罕見，是因為它們很少存在，還是因為我們只是沒有發現它們。這是一個開放式的問題。現在我們有了一個可以開始構建的數據點。這些數據已經在檔案中存放了很長時間。迪諾的工具將使我們能夠尋找更多這樣的二進制文件。”

(責任編輯：知識)