文| 《中国科学报》 记者袁一雪
“这一发现非常罕见，就像从大海中捡到两颗珍珠一样，”南京大学天文与空间科学学院副教授张增华在谈到最新论文的结果时说。
这两颗珍珠中，一颗是白矮星，另一颗是超冷亚矮星。它们是非常罕见的“走在一起”的双星系统。这一发现前段时间在英国发表《皇家天文学会月刊》。
与双星系统的相遇是非常戏剧性的。张增华说起当年的发现过程，至今仍感到“不可思议”。
张增华等人展示结果
录屏是个好*惯
2023年3月，在南京大学本科生早期科学研究课程中，张增华向三名本科生讲解如何利用测天数据库发现远程双星系统。
与此同时，张增华想要给学生们演示一下，暂时决定利用盖亚巡天数据星表来寻找白矮星和超冷矮星的广域双星系统。这种双星的两颗伴星同时诞生，其中超冷矮伴星充当了年龄的指标。由于它们具有相同的银河轨道，因此可以通过它们共同的自行运动（角速度）找到它们。
张增华利用TOPCAT虚拟天文台软件对100秒差距（即326光年）内的天体进行了双星交叉匹配，找到了3000多对与自己发现的恒星自行运动和距离相同的遥远双星。
为了寻找白矮星+超冷矮星双星系统，张增华用赫兹橡胶图筛选了这些双星。 HR 图显示了天体的光度-温度参数空间，可以清楚地区分白矮星和超冷矮星。哈茨-罗素图显示了顶部亮、底部暗、左边热、右边冷的物体的分布。其中，白矮星弦位于炽热的左下角。在低温低光度恒星的右下角有一颗超冷矮星。
使用TOPCAT 可视化星图绘图并使用星图。在筛选超冷矮星时，张增华新在赫兹-拉伯图右下角圈出了几个符合条件的“红点”。其中一处由于位置偏远而在很大程度上被忽视。张增华只能画一个圆。
张增华将这些超冷矮星候选者与已知的褐矮星目录进行了比较，发现其中一颗是他之前研究过的超冷亚矮星。这样的巧合不可能吧？超冷亚矮星本身就极为罕见，而且这颗恒星的轨道也非常特殊。 事实上，还有一颗伴星。
“双星？双星？”张增华一遍又一遍地问自己，兴奋的声音都在颤抖。谁能想到，随便一搜，就能找到科研“热点”？
张增华一边继续给学生们讲解，一边寻找双星的证据。
自走功率很大而且稳定！
两颗恒星的自行运动是相同的，没错！
此时的张增华并没有被这些数据所困扰，仍然保持着怀疑。他甚至对他的学生开玩笑说，也许它们不可能是双星，因为它们彼此非常接近并且具有相同的来源。
“哦？十八弧分，没那么小了。”张增华不再开玩笑，认真起来，经检查，确定伴星确实是一颗流星。关于赫兹-罗素图中的白矮星系列。这消除了两个目标源是同一颗恒星的可能性。
通过检查相应的星图，双星系统的可能性不断增加。当他切换2010 年和2015 年的图像时，两颗恒星共同的自行轨道非常明显。这证实了它是一个遥远的双星系统，由一颗白矮星和一颗超冷亚矮星组成。
以上所有内容均被视频记录下来。张增华每次上课都会录屏，方便学生课后复*。没想到，我记录下了如此难忘的时刻。
视频中，当双星系统被证实时，张增华不禁欢呼雀跃，然后微笑着对学生们说道： “现在我可以写论文了。”
你真的只是偶然发现了双星系统吗？
是和不是。
与“老朋友”重逢
事情要从2018年说起。
那年，张增华在巴黎艺术科学大学/巴黎天文台做博士后研究时，他的前英国同事李·史密斯博士发现了——VVV 1256-，这是一颗具有极高亮度的超冷亚矮星。发现62。然后我们请张增华帮助我们进行光谱分类。张增华建立了L亚矮星的现代光谱分类系统，但由于当时观测光谱的信噪比较低且光通量校正不准确，很难给出准确的光谱类型。
张增华随后使用欧洲南方天文台在智利建造的大型光学望远镜——甚大望远镜拍摄了VVV 1256-62的连续光红外光谱，发现其光谱类型为L3亚矮星（sdL3） 。并限制其温度和金属丰度。
“大多数靠近太阳的恒星都富含与太阳相似的元素。然而，亚矮星的碳、铁等重元素要少得多。“它被称为超冷亚矮星。”张增华解释道。
根据新测量的径向速度以及欧洲天文卫星盖亚观测到的距离和自行，张增华及其同事计算出了它的银河轨道。相关成果已于2019年发表。
“当时，史密斯主要使用来自多次观测的2 微米红外图像计算了自由运行行星的目录，并发现了VVV 1256-62，它是地球上3 亿多个天体之一。它是最大的自行运动物体在目录里。”张增华告诉《中国科学报》。
正因为有这个渊源，张增华老师在给本科生讲解VVV 125-62时，“随机”搜索了VVV 125-62所在的区域，发现VVV 1256-62旁边也有类似的机芯，偶然发现那里也有。是一颗白矮星就能做到这一点。它们形成了二进制系统VVV 1256-62 AB。这颗先前发现的超冷亚矮星是这个双星系统的副星，它的名字也被改为VVV 1256-62 B。新发现的白矮星是主星，被命名为VVV 1256-62 A。
VVV 1256-62 AB 一个“双星系统”拥有较大的自行运动，并且比其他恒星运行得更快。
“VVV 1256-62 A在2微米波段非常微弱，所以上次几乎没有被探测到，我们错过了一个遥远双星系统的发现。而且，这颗白矮星的主星位于银河系附近由于背景恒星过于密集，它们没有被纳入盖亚太空天文卫星2018年发布的第二版恒星表中。盖亚观察了很长时间才发布了第三个版本。 “从2022年发布的星表中，我们可以计算出它的自行和距离之和。”张增华解释道。
超冷亚矮星或缺乏金属（氢和氦以外的元素）的超冷矮星是早期宇宙中形成的稀有物体。它们的低温和光度使其难以用望远镜探测到，从而难以研究和表征。目前，已知的亚矮星数量不足100 L，长程双星系统则更加罕见。
2019年，张增华发现了第一个L型亚矮双星系统。 “这是唯一一颗L型亚矮星金属基准星。我们一直在对这个冷亚矮星+超冷亚矮星系统进行后续观测和研究。今年，我们利用韦伯太空望远镜“我们还利用VLT观测了主星和副星的光学红外光谱。”张增华说。
这是他发现的第二个L亚矮双星系统。 “果然，双星系统非常罕见，而且这次发现的白矮星和超冷亚矮星所在的银河系轨道也很特殊，所以我有点惊讶。”
VVV1256-62AB 的艺术概念图。背景图像是盖亚卫星拍摄的银河系的一部分（来源：ESAGaiaDPAC，CC BY-SA 3.0 IGO）。冷白矮星VVV1256-62A（左）呈现亮橙色。超冷亚矮星VVV1256-62B（右）比白矮星温度低，但也更大。基于低温矮星大气3D 流体动力学模拟的低温亚矮星表面结构(Bernd Freytag)。
让我们一起跳银河华尔兹吧
宇宙浩瀚，星辰无边。
为了探测这些天体，人类建造了各种装置来观察和记录数十亿个天体的信息和变化。其中一些恒星很亮或速度很快，会很快被捕获和发现，而亮度较低、速度较慢的恒星则需要很长时间才能捕捉到变化。
张增华发现的VVV 1256-62 AB双星系统最终在五年的时间内得到证实，变化轨迹“显而易见”。捕获的光来自距地球250光年，花了250人年才到达地球，并被望远镜记录下来。
“天文观测和发现就像‘大海捞针’，有时涉及到运气，但数据和观测资源、合理的规划策略、有效的操作方法都是必不可少的。天文学‘知识和技能，以及把握研究方向、发现科学问题的能力更重要，基本上与运气无关。”张增华总结道。
2023年发现VVV 1256-62 AB双星系统后，张增华找到了不同方向的科学家帮助分析白矮星的年龄等信息。
上述三名本科生中，有的为银河系速度的计算做出了贡献，有的则继续利用张增华介绍的方法探索褐矮星双星系统，其中约有十几人发现了褐矮星双星候选者。凭借各自的贡献，他们也是本文的共同作者。
宿主白矮星的发现也将有助于研究人员研究其超冷亚矮星。 “超冷亚矮星很难研究和表征，因为它们的温度随着时间的推移而变化，我们无法测量它们的年龄。然而，我们可以更精确地定义白矮星的年龄。因为双星诞生于太阳系。”同时，了解白矮星的年龄，即超冷亚矮星的年龄，对于贫金属超冷大气的研究，例如修改和完善超冷大气模型非常重要。这可以用来研究和表征系外行星的大气。”张增华解释道。不仅如此，这项研究的结果被认为对恒星形成和演化等领域产生影响。
随后，在张增华制作的双星轨道运动视频中，一颗白矮星和一颗寒冷的亚矮星在约翰·施特劳斯的《第二华尔兹》的伴奏下跳起了“双星”华尔兹，穿越时空。超过。对人眼来说。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1093/mnras/stz2196
https://doi.org/10.1093/mnras/stae1851
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