科学家发现绕转最快的特殊双星引力波源

国家天文台兴隆观测站的清华大学-马化腾巡天望远镜。新华社发(清华大学供图)

中外科学家最近发现了一个由白矮星和热亚矮星组成的双星系统，这两颗星正以破记录的极快速度相互绕转，能够在毫赫兹频段产生很强的引力波辐射，引力波信号有望被未来的空间引力波天文台探测到。

清华大学物理系王晓锋教授课题组与国内外合作者利用位于国家天文台兴隆观测站的清华大学-马化腾巡天望远镜做出的这一重要天文发现，9日在线发表在国际权威天文学期刊《自然·天文学》上。

王晓锋介绍，研究团队发现了一个距离地球约2760光年、以20.5分钟公转周期飞速绕转的双星系统。该双星系统由一颗质量约为0.74倍太阳质量的致密白矮星与一颗质量约为太阳0.33倍的热亚矮星组成。

“白矮星是普通恒星耗尽核心燃烧经过漫长时间演化形成的致密星体，一勺白矮星的物质其重量通常可与两头成年大象相比。我们的太阳在经过约50亿年后会变成体积与地球接近的致密白矮星，此时其内部的核反应已经停止，只能依靠自身的余热向外发光。”团队核心成员林杰说。

他说，热亚矮星是指一类外部氢壳层被大部分剥离掉，而内部在发生稳定氦核聚变燃烧的高温小质量恒星。大部分热亚矮星的质量约为0.45倍太阳质量，通过氦核的剧烈点火方式形成；另一类质量更小的热亚矮星，可由双星经过两次共有包层物质抛射演化形成，而不需要经历氦核的剧烈燃烧。

“我们团队发现的这颗0.33倍太阳质量的热亚矮星就属于后者。值得一提的是，这颗热亚矮星的半径仅为地球的7倍左右，只有过去公认最小恒星的四分之三大小，代表了天文学家迄今发现的体积最小的恒星。”林杰说。

王晓锋说:“这一发现为未来的太空引力波试验确定了一个重要的波源系统。更为重要的是它验证了由中国科学院云南天文台韩占文院士团队于2003年提出的此类特殊双星系统形成的理论预言，帮助我们进一步理解和完善恒星演化理论，而这一理论是我们了解宇宙演化的基石。”

据介绍，清华大学-马化腾巡天望远镜是王晓锋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全自动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。截至2023年底，该项目累计获得了超过2700万颗恒星的密集采样光变数据，包含大量有重要科学价值的快速变源，TMTS J0526便是其中光度变化最快的天体之一。