两颗微小恒星的轨道比我们的太阳还小

现实比小说更离奇，尤其是在太空中，天文学家刚刚发现两颗微小恒星的轨道如此之近，以至于整个系统可以容纳在我们的太阳内。在一篇提交给《天体物理学开放杂志》的新文章中，研究人员介绍了 ZTF J2020+5033 的发现，这是一颗不太像恒星的物体，被称为棕矮星，围绕着一颗小的低质量恒星旋转。

这就是所谓的双星系统，两颗恒星通过引力相互束缚，就像《星球大战》中星球塔图因上空的标志性双星。这个新发现的、非常真实的双星系统最疯狂的地方在于它太小了。“这个系统不应该存在，”美国自然历史博物馆的天文学家马克·波平查克 (Mark Popinchalk) 说，他没有参与这项新研究。

这颗棕矮星在不到两小时内绕母星一圈，大约相当于波平查克从布鲁克林往返曼哈顿办公室的时间。“我本来对这个系统持怀疑态度，”他补充道，但作者们使用多台望远镜和技术收集了“大量数据”，以支持这一发现。

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“该轨道比之前发现的任何棕矮星双星都要紧得多（即更小，轨道周期更短），”论文第一作者、加州理工学院天文学家 Kareem El-Badry 说道。“到目前为止，这类双星似乎无法达到如此短的轨道周期，但该系统表明情况并非如此。”

双星系统是天文学家更全面地了解恒星的重要工具。由于两个组成部分之间的引力相互作用，研究人员可以比观察孤星时更可靠、更准确地测量双星的质量、半径、温度和其他关键特性。这些测量是测试我们的模型和对恒星随时间变化的理解所必需的。

这个双星系统的中心是一颗低质量恒星（比我们的太阳小），周围有一颗棕矮星。棕矮星有时被称为“失败恒星”，因为它们不够大，无法成为恒星，但又太大，无法成为行星。不过，“失败恒星”可能用词不当，因为天文学家仍在试图弄清楚棕矮星和恒星是否以同样的方式诞生。

这颗新发现的棕矮星质量约为木星的 80 倍，即将达到成为恒星的质量。对它进行研究可以帮助天文学家解开这些中间天体是如何形成的。“棕矮星的形成方式仍然存在几个大问号，每个棕矮星/低质量恒星双星系统都是解答这些问题的重要实验室，”波平查克说。ZTF J2020+5033 就是这样一颗巨大的棕矮星，有一天，如果它的任何伴星的物质转移到它上面，这种增加可能会将棕矮星推入恒星领域——“就像一份宇宙礼物，一些质量传递给老朋友，帮助它们跨越界限，进入成熟恒星的范畴，”波平查克说。

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此外，这颗新双星的紧密轨道也给研究人员带来了一个难题。恒星在年轻时会更加膨胀——如果这些恒星并不老，它们就无法如此近距离地绕行，而且会相互接触。“大多数已知的棕矮星都很年轻，而且膨胀，”El-Badry 说。“因此，这让我们可以测试棕矮星随着年龄增长应该如何冷却的模型。”它们年轻时的膨胀也意味着它们不可能一生都在这个轨道上，相反，它们的轨道在它们的一生中以某种方式与恒星一起缩小了五倍。

作者提出，轨道缩小可能是由磁制动引起的，即恒星的高能粒子通过其磁场，夺走了恒星的能量。现有模型假设磁制动对小恒星不起作用，但看起来它在这里一定起作用。如果小恒星的减速速度比以前认为的要大，这也可能对其他类型双星的演化产生重大影响——由中子星和低质量恒星组成的 X 射线双星，或由低质量恒星和白矮星组成的激变变星。