太陽附近的大多數(shù)恒星都是由相同豐度的元素構(gòu)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(zhì)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(shí)間的推移而冷卻，而且它們的年齡無法被直接測量。由南京大學(xué)張?jiān)A副教授領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)，最近發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)年齡基準(zhǔn)超冷亞矮星VVV1256-62B，其年齡約為105億年。

藝術(shù)家對(duì) VVV1256-62AB 的構(gòu)想。背景圖像是蓋亞衛(wèi)星拍攝的銀河系的一部分（來源：ESA/Gaia/DPAC，CC BY-SA 3.0 IGO）。冷白矮星 VVV1256-62A（左）呈淺橙色。超冷亞矮星 VVV1256-62B（右）比其白矮星伴星更冷，但也更大。超冷亞矮星的表面結(jié)構(gòu)基于超冷矮星大氣的 3D 流體動(dòng)力學(xué)模擬（Bernd Freytag）。VVV1256-62B 的大氣可能比普通超冷矮星更透明，因?yàn)樗闹卦睾恳俸芏唷D片來源：鐘嘉欣、張?jiān)A 。

據(jù)悉，VVV1256-62B形成于一個(gè)寬雙星系統(tǒng)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(gè)天文單位（1個(gè)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。我們的一生太短暫，將無法看到它們的軌道運(yùn)動(dòng)；然而，我們通過對(duì)比用歐洲南方天文臺(tái)（ESO）“天文可見光和紅外巡天望遠(yuǎn)鏡(VISTA) ”在不同年份拍攝到圖像可以發(fā)現(xiàn)，它們?cè)谔焐瞎餐韵嗤乃俣群头较蜻\(yùn)動(dòng)。

VVV1256-62B最初被認(rèn)定為超冷亞矮星，是因?yàn)樗赩ISTA的銀河變星巡天 (VVV) 的紅外天體測量星表 (VIRAC；Smith et al.，2018) 中的具有很高的角速度。2019年，張?jiān)A等人根據(jù)歐洲南方天文臺(tái)的甚大望遠(yuǎn)鏡 (VLT) 獲得的光學(xué)和近紅外光譜，將它確認(rèn)為 L3 型的超冷亞矮星。

據(jù)悉，VVV1256-62A沒有被VIRAC 探測到，是因?yàn)樗挡⑶椅挥诒尘靶禽^多銀盤區(qū)域。幸運(yùn)的是，VVV1256-62A和B都足夠明亮，可以在歐洲太空局的蓋亞空間天文臺(tái)第三次發(fā)布的數(shù)據(jù)中被探測到。在這些數(shù)據(jù)中，團(tuán)隊(duì)可以清楚地看到這兩顆天體在相同的距離以相同速度和方向移動(dòng)，確認(rèn)了它們是個(gè)寬距雙星系統(tǒng)。

“這對(duì)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(jù)其當(dāng)前位置、距離、角速度和徑向速度來計(jì)算其在銀河系中的軌道”，該研究論文的合著者、加泰羅尼亞理工大學(xué)的Roberto Raddi博士說。

研究團(tuán)隊(duì)利用雙子座南天望遠(yuǎn)鏡觀測到了VVV1256-62A的光學(xué)光譜。“我們通常假設(shè)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(shè)從未得到觀測證實(shí)”，張?jiān)A說。

VVV1256-62AB為我們提供了首次通過其白矮星伴星估算超冷亞矮星年齡的機(jī)會(huì)，因?yàn)榘装窍鄬?duì)容易建模，我們可以精確地確定它們的年齡。研究團(tuán)隊(duì)確定VVV1256-62A的總年齡為105億年。

“VVV1256-62B是首個(gè)亞太陽金屬豐度的L型矮星年齡基準(zhǔn)，也是刻畫其它超冷亞矮星和校準(zhǔn)大氣模型的重要參考，”研究論文的合著者、加州大學(xué)圣迭戈分校的Adam Burgasser 教授說道。“我們期待即將在批準(zhǔn)的項(xiàng)目中利用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡觀測該天體，”Burgasser教授補(bǔ)充道。

這對(duì)雙星是在南京大學(xué)天文學(xué)院為大三學(xué)生開設(shè)的早期科研課程中偶然發(fā)現(xiàn)的。張?jiān)A說：“我當(dāng)時(shí)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(shí)興起，決定試著尋找白矮星+超冷矮星寬距雙星，結(jié)果找到了5對(duì)。VVV1256-62B是其中一顆伴星，這讓我很驚訝，因?yàn)槲以?019年寫過一篇關(guān)于這個(gè)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。”張?jiān)A通過屏幕錄制記錄了當(dāng)時(shí)從意外到懷疑再到驚喜和興奮的發(fā)現(xiàn)過程。

這項(xiàng)研究成果最近在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》（MNRAS）發(fā)表，成為“遠(yuǎn)古甚小質(zhì)量恒星與褐矮星”系列論文的第8篇。

揚(yáng)子晚報(bào)/紫牛新聞  楊甜子

剪輯    戴哲涵

校對(duì) 李海慧