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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。
不過，這一難題近日被攻克。10月5日，記者從南京大學獲悉，該校張曾華副教授領銜的國際研究團隊最近發(fā)現了首個白矮星+超冷亞矮星雙星系統(tǒng)VVV1256-62AB，并將其年齡確定為約105億年。其伴星VVV1256-62B也成為首個年齡基準L型矮星。相關成果近日發(fā)表于國際學術期刊《皇家天文學會月刊》。
同頻共振，相伴相生
“VVV1256-62B最初被認定為超冷亞矮星，是因為它有很高的角速度。”論文的通訊作者兼第一作者張曾華介紹。VVV1256-62B形成于一個距離太陽250光年的寬距雙星系統(tǒng)中，其主星是一顆冷白矮星VVV1256-62A。這兩顆星相距約1400個天文單位，即地球與太陽之間的距離，繞行周期約為6萬年，它們在星空以相同的速度和方向運動。
2019年，張曾華等人使用歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡 （VLT）觀測了VVV1256-62B的光學和近紅外光譜，并將其確認為L3型的超冷亞矮星。
“此前，由于VVV1256-62A在紅外波段太暗，且位于背景星較多的銀盤區(qū)域，因而沒有被探測到。但幸運的是，VVV1256-62A和B在光學波段都足夠明亮，所以它們后來被歐洲太空局的蓋亞空間天文臺探測到了?！睆堅A說。
在此次研究中，科研團隊通過這些數據，清楚地分析出這兩顆天體在相同的距離以相同速度和方向移動，所以確認了它們是個寬距雙星系統(tǒng)。科研團隊同時發(fā)現，目前VVV1256-62A和VVV1256-62B正經過太陽附近區(qū)域，以約406千米/秒的速度遠離銀河系中心。
“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。”論文合著者、加泰羅尼亞理工大學羅伯托·拉迪博士說。該雙星的銀河系軌道沿著銀盤分布且偏心率很大，每4億年經過距離銀河系中心3千光年的軌道。由于該雙星的速度如此之高，它們在最遠點時距離銀河系中心10萬光年。這種偏心軌道的起源尚不明確，但可能與原位內層銀暈的存在或銀河系與衛(wèi)星星系過去的合并有關。
生于約105億年前，溫度比太陽低
確認了兩顆星的關系和運動軌跡后，它們的“身份”信息成為科研團隊另一個關注點。
“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?！睆堅A說。VVV1256-62AB的發(fā)現，為科研人員提供了通過白矮星估算超冷亞矮星年齡的機會。
“兩顆星如果構成一個雙星系統(tǒng)，通常被認為是同時誕生的。白矮星的年齡相對容易確定。我們建模后計算出VVV1256-62A的年齡約為105億年?！睆堅A說。這意味著VVV1256-62B的年齡也約為105億年。
“這個年齡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?！闭撐暮现?、加州大學圣迭戈分校亞當·布爾加瑟教授說。
這兩顆“高齡”的星，還有一顆“高冷”的心。研究團隊利用雙子座南天望遠鏡觀測到了VVV1256-62A的光學光譜。研究論文合著者、英國萊斯特大學莎拉·卡斯韋爾博士說：“這條光譜看起來沒有特征譜線，因為這顆白矮星太冷?！?span style="display:none">Udc即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com
這顆星究竟有多冷？團隊通過白矮星大氣模型與暗能量照相機銀盤巡天、天文可見光和紅外巡天望遠鏡的銀河變星巡天的觀測數據擬合得出，VVV1256-62A的溫度約為4150攝氏度。
“它低于太陽的5500攝氏度，在可見光下應該呈淺橙色，而不是像大多數溫度更高的白矮星那樣，呈白色或藍色?！睆堅A說。
同時，團隊根據VVV1256-62B的光譜與大氣模型的擬合得出，VVV1256-62B的溫度約為2000攝氏度，其氫和氦之外的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。
此外，團隊發(fā)現VVV1256-62A的質量是VVV1256-62B的7倍，但直徑只有VVV1256-62B的七分之一。這意味著，VVV1256-62A密度更大，其表面重力也比超冷亞矮星的高得多。
張曾華說：“超冷亞矮星很稀有、光度低、溫度低，所以很難被觀測發(fā)現和研究。VVV1256-62AB的發(fā)現非常意外，但是它對我們刻畫超冷亞矮星以及研究貧金屬超冷大氣非常有幫助?！?span style="display:none">Udc即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com
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