破纪录者！超近矮星在不到一天内彼此环绕

By Robert Lea

2023/3/1

Science & Astronomy

凉的恒星被刚好约150万英里隔开，地球和太阳之间距离的1%。

超凉矮星比太阳远更暗，因此难来发现。. (Image credit: NASA/JPL Caltech)

科学家们已经发现了一个破纪录的双星系统，由两颗超凉矮星组成，彼此如此接近以致它们不到一天完成一圈。

这些恒星被刚好150万英里隔开，大约是地球和太阳之间距离的1%，这意味着对这些恒星一年只持续17个小时。这使得该恒星系统成为从来发现的最紧密超凉矮双星。

这个被命名为LP413-53AB的双星系统位于金牛座，被西北大学和加州大学圣地亚哥分校的天体物理学家用在夏威夷休眠的莫纳卡火山斜坡上的凯克天文台发现。

团队领导和美国西北大学的天体物理学家徐在一份声明中说，“发现这样一个极端的系统是令人兴奋的，原则上，我们知道这些系统应该存在，但还没有这样一个系统从来被识别”。

超凉矮星是宇宙中最常见的恒星类型之一，但这些低质量的恒星是如此凉以至于它们以一种红外辉光形式发射大部分光。这意味着它们对人眼是看不见的并难被发现的。这些短周期双星的恒星甚至更罕见。

先于发现LP413-53AB，天文学家已经只探测到三个有短周期轨道的超凉矮双星，它们都不到4000万岁老，与我们46亿岁的太阳相比实际上是婴儿。

另一方面，该团队估计LP413-53AB比之前已知的系统中的恒星远更古老，拥有几十亿岁的年龄，远更接近太阳的年龄。该系统的轨道周期大约比之前发现的最紧密的超凉矮双星的轨道周期更短四倍。

该团队在搜索过档案数据时首次发现了这个破纪录的双星，徐注意到来自LP413-53AB的光谱某些奇怪的地方。早期的观测已经捕捉到这对恒星被对齐，这意味着它们的光谱数据重叠并被误认为是一颗单一的恒星。

然后光谱线分裂，随着恒星继续在它们的轨道向相反方向移动，将徐提示到他实际上正在观察两颗恒星的事实。天体物理学家还意识到这些恒星一定被锁定在一个非常紧密的双星系统中。

后续靠凯克天文台的近红外光谱仪（NIRSPEC）来揭示，徐和他的团队在2022年3月至2023年1月期间对该系统进行了几次观测。这些观测结果证实了徐的预测，即恒星之间的距离约为148万英里。

徐的博士顾问、加州大学圣地亚哥分校天体物理学家这项研究的合著者亚当·伯格瑟在声明中说，“当我们正在做出这个测量时，我们可以看到在几分钟的观察上事情变化的。我们所追踪的大多数双星都有几年的轨道周期。如此每隔几个月你测量一次。然后，过一段时间你能拼凑出这个拼图。对这个系统，我们可以看到谱线实时分开。在一个人类时间尺度上来看宇宙中发生的事情正在令人惊奇”。

研究小组理论化这些恒星可能随它们演变在它们的生活中已经朝向彼此迁移。或者，它们可能已经是一个三体恒星系统的部分，当第三个伴星被甩出来时它们一起移动。证实这些理论将需要进一步观察LP413-53AB系统。

徐相信研究其他超凉矮星双星可以帮助我们更多了解太阳系以外潜在的居住世界、太阳系外行星或外行星；因为超凉矮星远比太阳更不热，这些恒星周围可能存在液态水的区域，被称为“宜居带”，会离恒星远更近。

然而，存在于LP413-53AB周围的宜居带内的生命几乎不可能。这是因为这些恒星的宜居带会接近它们的轨道的尺寸意味着行星不太可能来形成，因为恒星的运动和它们的辐射会分散需要来坍塌和形成行星的物质。

徐说，“这些超凉矮星是我们太阳的邻居，要识别潜在的可居住宿主，从我们附近的邻居开始是有帮助的。但如果近双星在超凉矮星中很常见，可能很少有可居住的世界被发现”。

徐和伯格瑟将继续调查这种可能性，通过进一步狩猎短周期超凉矮双星，从而建立一个比目前存在的非常稀疏的双星更大的数据样本。

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加州大学圣地亚哥天体物理和空间科学中心的研究员克里斯·泰森说，“这些系统是罕见的，但我们不知道它们罕见是因为它们罕见的存在还是因为我们只是没有发现它们，这是一个开放式的问题。现在我们有一个我们能开始构建的数据点。这些数据在档案中保存了很一段时间。迪诺（Dino）的工具将使我们能够寻找更多的像这个一样的双星”。

该团队的研究可以在ArVix网站上作为一个预印本利用，并已被接受在《天体物理学杂志快报》上发表。