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。由南京大學張曾華副教授領導的國際團隊，最近發現了第一個年齡基準超冷亞矮星VVV1256-62B，其年齡約為105億年。

藝術家對 VVV1256-62AB 的構想。背景圖像是蓋亞衛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構基于超冷矮星大氣的 3D 流體動力學模擬（Bernd Freytag）。VVV1256-62B 的大氣可能比普通超冷矮星更透明，因為它的重元素含量要少很多。圖片來源：鐘嘉欣、張曾華 。

據悉，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。我們的一生太短暫，將無法看到它們的軌道運動；然而，我們通過對比用歐洲南方天文臺（ESO）“天文可見光和紅外巡天望遠鏡(VISTA) ”在不同年份拍攝到圖像可以發現，它們在天上共同以相同的速度和方向運動。

VVV1256-62B最初被認定為超冷亞矮星，是因為它在VISTA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，張曾華等人根據歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡 (VLT) 獲得的光學和近紅外光譜，將它確認為 L3 型的超冷亞矮星。

據悉，VVV1256-62A沒有被VIRAC 探測到，是因為它太暗并且位于背景星較多銀盤區域。幸運的是，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第三次發布的數據中被探測到。在這些數據中，團隊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，確認了它們是個寬距雙星系統。

“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”，該研究論文的合著者、加泰羅尼亞理工大學的Roberto Raddi博士說。

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。“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會，因為白矮星相對容易建模，我們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。

“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的Adam Burgasser 教授說道。“我們期待即將在批準的項目中利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡觀測該天體，”Burgasser教授補充道。

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。”張曾華通過屏幕錄制記錄了當時從意外到懷疑再到驚喜和興奮的發現過程。

這項研究成果最近在《皇家天文學會月刊》（MNRAS）發表，成為“遠古甚小質量恒星與褐矮星”系列論文的第8篇。

揚子晚報/紫牛新聞  楊甜子

剪輯    戴哲涵

校對 李海慧