发现了首颗存在掩食现象的白矮星冷亚矮星双星并测量出冷亚矮星的质量和半径

食白矮星+冷亚矮星双星示意图(照片由马克·加尔利克制作)

据中国科学院国家天文台消息:近日，国家天文台兴隆观测基地任博士参与的国际研究团队发现了首颗具有日食现象的白矮星+冷亚矮星双星(图1)，并借助这颗双星首次精确测量了冷亚矮星的质量和半径。这项研究工作是由IEEC大学、英国谢菲尔德大学、中国科学院国家天文台、英国华威大学等研究机构合作完成的。相应的结果于2019年4月8日在线发表在国际科学杂志《自然·天文学》上。

亚矮星形成于银河系早期，携带着揭示银河系结构和化学演化的重要信息。银河系形成时，第一代恒星主要由氢构成。比氢或氦重的元素在天文学上一般称为金属元素，它们决定了恒星的金属丰度。随着时间的推移和恒星的演化死亡，这些金属元素在银河系和新诞生的恒星中逐渐增多。因此，较老的恒星比较年轻的恒星金属丰度低。

由于古老的恒星可以揭示银河系的结构和化学演化，因此测量这些恒星最基本的恒星参数，如质量和半径，是非常重要的。然而，老恒星非常暗，在太阳附近相对罕见。目前只有88颗冷子矮星测量到了半径信息，只有6颗冷子矮星的质量被估算出来。然而，此前还没有冷亚矮星同时精确测量过它的质量和半径，这使得在这一发现之前无法从观测数据中检验这类天体的理论研究。

通过遮蔽双星系统，它为我们提供了一个极好的机会，可以以极高的精度直接测量两颗子星的质量和半径。本研究使用了西班牙拉帕尔马岛上GTC望远镜新安装的终端设备HiPERCAM(获得的光变曲线如图2所示)和智利VLT望远镜的终端设备X-Shooter(获得的光谱如图3所示)。有了这些科研工具，本研究首次可以精确测量冷亚矮星的质量和半径。值得一提的是，这项研究成果也是HiPERCAM/GTC的第一篇科学产出论文。HiPERCAM相机可以同时获取五个波段的图像，最快可以每毫秒拍摄一幅图像。其极高的拍摄速度使得以前所未有的细节研究因日食或爆炸而亮度快速变化的天体成为可能。

基于测量的质量和半径信息，结合冷亚矮星的估计温度和光度，研究团队首次能够验证银河系中最古老种类恒星的质量、半径、光度和温度之间的理论关系。

本研究得到了国家自然科学基金联合基金项目(U1531244和U1831209)和国家重点项目(11833006)以及中国科学院国家天文台青年人才基金的资助。

地址:https://www.nature.com/articles/s41550-019-0746-7.