我国科学家发现最短周期热亚矮星双星引力波源，验证了21年前的预言

腾讯太空 · 公众号 · · 2024-02-09 18:10

正文

图注：艺术家绘制的TMTS J0526双星系统（北京天文馆喻京川）。图中较大的那颗是热亚矮星，远处较小的那颗是其白矮星伴星。

腾讯太空乔辉

北京时间2024年2月9日下午6点，《自然·天文学》公布了清华大学物理系王晓锋教授课题组与合作者利用清华大学-马化腾巡天望远镜(TMTS) 做出的一个重要天文发现。他们在距离地球约2760光年处发现了一个轨道周期仅20.5分钟的致密双星（代号为：J0526），也就是说，每隔20.5分钟，两颗星体就围绕对方转一圈， 这是目前已知的轨道周期最短的热亚矮星双星系统。

这个双星系统由一颗质量约为0.74倍太阳质量的碳氧白矮星和另一颗质量约为0.33倍太阳质量的热亚矮星组成，热亚矮星的直径约相当于7倍地球的直径。

这是TMTS项目继发现“18.9分钟蓝色大振幅脉动变星”之后，研究成果第二次发表在《自然·天文学》上。

一、验证了21年前天文学家的预言

大家对白矮星可能相对比较熟悉，比如太阳最终就会演变成一颗地球大小的白矮星，密度大得惊人，方糖大小的物质重如大象，其内部已经停止了核聚变反应，全靠余热向外展示它曾经的辉煌。

而大家对热亚矮星会比较陌生，这是一类内部发生着稳定氦聚变的恒星，作为对比，太阳内部则进行的是稳定氢聚变。大部分的热亚矮星质量分布在0.45倍太阳质量左右，它们大多数是通过氦闪点燃简并态核心而形成的。而另有一类质量分布更广泛但数量相对稀少的热亚矮星，其形成过程中不经历氦闪。 而本次发现的0.33倍太阳质量的热亚矮星就属于这个类型。

该双星系统包含的低质量热亚矮星、白矮星伴星以及极短的轨道周期均与“通过第二次共有包层抛射通道形成低质量热亚矮星”的理论预言相符合！ 该预言是由中国科学院云南天文台韩占文院士团队在21年前（2003年）做出的。

二、人类已知体积最小的恒星易主

值得一提的是，在发现这颗热亚矮星之前，人类已知宇宙中最小的恒星是一颗代号为“2MASS-J0523”的红矮星。这颗红矮星距离地球约42光年，直径和木星相当，质量约是木星的67倍，内部刚刚达到触发氢聚变的条件。而新发现的这颗热亚矮星的直径约是“2MASS-J0523”的76%，因此，人类已知最小恒星的桂冠发生易主。

三、J0526：未来太空引力波探测器的重要观测对象

2015年9月14日，科学家利用位于美国的两座引力波天文台（LIGO）首次探测到来自双黑洞合并产生的引力波，验证了广义相对论的预言。但受限于地面干涉仪长度的限制，LIGO只能探测到致密双星在合并的最后阶段产生的高频引力波，无法对低频的连续引力波进行探测。鉴于此，目前国际国内正在筹划三架太空引力波探测器，分别是欧洲的LISA、中国的太极和天琴，这些巨大的太空探测器对低频连续引力波敏感，有望探测到像这次发现的J0526双星系统辐射出的毫赫兹引力波。

图注：LISA引力波探测器艺术图。三个航天器组成一个边长为250万公里的三角形，能够探测到双星系统发出的低频连续引力波。目前，LISA项目已立项。

中国科学院云南天文台副研究员吴程远的计算表明， J0526双星发出的引力波功率高达7乘10^26瓦！几乎相当于2颗太阳的总光辐射功率。 相比之下，地球绕太阳运动发出的引力波功率在200瓦左右。

四、清华大学-马化腾巡天望远镜有独门绝技

据悉，清华大学-马化腾巡天望远镜（TMTS）观测系统是王晓锋教授团队在马化腾基金以及清华大学支持下建成的一架独特设计的多镜筒光学巡天设备。自2020年正式运行以来，该系统以1分钟的观测频率凝视北半球的宇宙星空。

我国科学家发现最短周期热亚矮星双星引力波源，验证了21年前的预言

正文

请到「今天看啥」查看全文