圖注：藝術家繪制的 TMTS J0526 雙星系統（北京天文館 喻京川）。圖中較大的那顆是熱亞矮星，遠處較小的那顆是其白矮星伴星。
騰訊科技訊（喬輝）北京時間 2024 年 2 月 9 日下午 6 點，《自然 · 天文學》公布了清華大學物理系王曉鋒教授課題組與合作者利用清華大學 - 馬化騰巡天望遠鏡 ( TMTS ) 做出的一個重要天文發現。他們在距離地球約 2760 光年處發現了一個軌道周期僅 20.5 分鍾的緻密雙星（代号爲：J0526），也就是說，每隔 20.5 分鍾，兩顆星體就圍繞對方轉一圈，這是目前已知的軌道周期最短的熱亞矮星雙星系統。
這個雙星系統由一顆質量約爲 0.74 倍太陽質量的碳氧白矮星和另一顆質量約爲 0.33 倍太陽質量的熱亞矮星組成，熱亞矮星的直徑約相當于 7 倍地球的直徑。
這是 TMTS 項目繼發現 "18.9 分鍾藍色大振幅脈動變星 " 之後，研究成果第二次發表在《自然 · 天文學》上。
驗證了 21 年前天文學家的預言
大家對白矮星可能相對比較熟悉，比如太陽最終就會演變成一顆地球大小的白矮星，密度大得驚人，方糖大小的物質重如大象，其内部已經停止了核聚變反應，全靠餘熱向外展示它曾經的輝煌。
而大家對熱亞矮星會比較陌生，這是一類内部發生着穩定氦聚變的恒星，作爲對比，太陽内部則進行的是穩定氫聚變。大部分的熱亞矮星質量分布在 0.45 倍太陽質量左右，它們大多數是通過氦閃點燃簡并态核心而形成的。而另有一類質量分布更廣泛但數量相對稀少的熱亞矮星，其形成過程中不經曆氦閃。而本次發現的 0.33 倍太陽質量的熱亞矮星就屬于這個類型。
該雙星系統包含的低質量熱亞矮星、白矮星伴星以及極短的軌道周期均與 " 通過第二次共有包層抛射通道形成低質量熱亞矮星 " 的理論預言相符合！該預言是由中國科學院雲南天文台韓占文院士團隊在 21 年前（2003 年）做出的。
人類已知體積最小的恒星易主
值得一提的是，在發現這顆熱亞矮星之前，人類已知宇宙中最小的恒星是一顆代号爲 "2MASS-J0523" 的紅矮星。這顆紅矮星距離地球約 42 光年，直徑和木星相當，質量約是木星的 67 倍，内部剛剛達到觸發氫聚變的條件。而新發現的這顆熱亞矮星的直徑約是 "2MASS-J0523" 的 76%，因此，人類已知最小恒星的桂冠發生易主。
J0526：未來太空引力波探測器的重要觀測對象
2015 年 9 月 14 日，科學家利用位于美國的兩座引力波天文台（LIGO）首次探測到來自雙黑洞合并産生的引力波，驗證了廣義相對論的預言。但受限于地面幹涉儀長度的限制，LIGO 隻能探測到緻密雙星在合并的最後階段産生的高頻引力波，無法對低頻的連續引力波進行探測。鑒于此，目前國際國内正在籌劃三架太空引力波探測器，分别是歐洲的 LISA、中國的太極和天琴，這些巨大的太空探測器對低頻連續引力波敏感，有望探測到像這次發現的 J0526 雙星系統輻射出的毫赫茲引力波。
圖注：LISA 引力波探測器藝術圖。三個航天器組成一個邊長爲 250 萬公裏的三角形，能夠探測到雙星系統發出的低頻連續引力波。目前，LISA 項目已立項。
中國科學院雲南天文台副研究員吳程遠的計算表明，J0526 雙星發出的引力波功率高達 7 乘 10^26 瓦！幾乎相當于 2 顆太陽的總光輻射功率。相比之下，地球繞太陽運動發出的引力波功率在 200 瓦左右。
清華大學 - 馬化騰巡天望遠鏡有獨門絕技
據悉，清華大學 - 馬化騰巡天望遠鏡（TMTS）觀測系統是王曉鋒教授團隊在馬化騰基金以及清華大學支持下建成的一架獨特設計的多鏡筒光學巡天設備。自 2020 年正式運行以來，該系統以 1 分鍾的觀測頻率凝視北半球的宇宙星空。
截至 2023 年底，TMTS 累計獲得了超過 2700 萬顆恒星的密集采樣光變數據，包含大量高價值的短周期變源，TMTS J0526 便是其中光變周期最短的系統之一。
圖注：清華大學 - 馬化騰巡天望遠鏡。（來源：清華大學物理系官網）。
本論文第一作者，清華大學原博士後林傑（現任中國科學技術大學特任副研究員）表示，TMTS 的觀測模式異于絕大多數的地基巡天望遠鏡，TMTS 采用的是 " 凝視 " 巡天的模式，每晚僅對一兩個天區進行長時間的分鍾節奏的不間斷觀測，這使得 TMTS 能夠更容易地發現短周期變星。另外，TMTS 由四個望遠鏡組成，具有相當大的觀測視場，因此提供了更多機會去捕獲一些罕見的天體。
總之，得益于 TMTS 望遠鏡的優異性能，在科學家們的不懈努力之下，驗證了 21 年前關于低質量熱亞矮星演化的預言。同時，也爲未來的太空引力波探測器鎖定了一個重要的波源。
