新發現的系統，LP 413-53AB由一對超冷矮星組成，它們是質量非常低的恆星，主要在紅外線範圍中發光，因此人眼看不到它們。儘管如此，它們是宇宙中最豐富的恆星類型之一。在此之前，天文學家只檢測到了三個短週期的超冷矮星雙星系統，它們都比較年輕–最多只有4000萬年曆史。

一幅插圖顯示了目前超冷矮星雙星的距離有多近，以及這種接近程度是如何隨時間變化的。資料來源：Adam Burgasser/加州大學聖地亞哥分校

LP 413-53AB估計有數十億年的歷史–與我們的太陽年齡相似–但其軌道周期至少比迄今為止發現的所有超冷矮星雙星短三倍。

領導這項研究的西北大學天體物理學家Chih-Chun”Dino”Hsu說：”發現這樣一個極端的系統是令人興奮的。原則上，我們知道這些系統應該存在，但是還沒有發現這樣的系統。”

Hsu最近在西雅圖舉行的第241屆美國天文學會會議的新聞發布會上介紹了這項研究，作為”恆星及其活動”會議的一部分。Hsu是西北大學溫伯格文理學院的物理學和天文學博士後研究員，也是西北大學天體物理學跨學科探索與研究中心（CIERA）的成員。他在加州大學聖地亞哥分校讀博士時就開始了這項研究，他在那裡得到了Adam Burgasser教授的指導。

該團隊在探索檔案數據時首次發現了這個奇怪的雙星系統。Hsu開發了一種算法，可以根據恆星的光譜數據為其建模。通過分析一顆恆星發出的光的光譜，天體物理學家可以確定該恆星的化學成分、溫度、重力和旋轉。這種分析還顯示了恆星向觀察者移動和遠離觀察者時的運動，稱為徑向速度。

這張圖比較了最近發現的雙星系統中的兩顆矮星與其他系統的接近程度。資料來源：Adam Burgasser/加州大學聖地亞哥分校

在研究LP 413-53AB的光譜數據時，Hsu注意到一些奇怪的現象。早期的觀測發現，當這兩顆恆星大致排列在一起時，它們的光譜線重疊在一起，這讓他相信這只是一顆恆星。但是當這些恆星在它們的軌道上移動時，光譜線向相反的方向移動，在後來的光譜數據中分成了一對。Hsu意識到，實際上有兩顆恆星被鎖定在一個極其緊密的雙星中。

利用WMKeck天文台的強大望遠鏡，徐志摩決定親自觀察這一現象。2022年3月13日，該團隊將望遠鏡轉向金牛座，也就是該雙星系統所在的位置，並觀察了兩個小時。然後，他們在7月、10月和12月進行了更多的後續觀測。

“當我們進行這種測量時，我們可以看到事情在幾分鐘的觀察中發生變化，”Burgasser說。”我們跟踪的大多數雙星的軌道周期是幾年。所以，你每隔幾個月就能得到一次測量。然後，過了一段時間，你就可以把拼圖拼起來。在這個系統中，我們可以看到光譜線在實時地移動。在人類的時間尺度上看到宇宙中發生的這種事情是令人驚訝的。”

觀察結果證實了Hsu歸納的模型的預測。這兩顆恆星之間的距離大約是地球和太陽之間距離的1%。

研究小組推測，這些恆星要么是在進化過程中相互遷移，要么是在第三個–現在已經消失的–恆星成員被拋出後走到一起，接下來需要更多的觀察來檢驗這些想法。

Hsu還說，通過研究類似的恆星系統，研究人員可以更多地了解地球以外的潛在宜居行星。超冷矮星比太陽要暗淡得多，所以任何表面有液態水的世界–形成和維持生命的一個關鍵成分–都需要離恆星近得多。然而，對於LP 413-53AB來說，宜居區的距離恰好與恆星的軌道相同，因此在這個系統中不可能形成宜居行星。

“這些超冷矮星是我們太陽的鄰居，”Hsu說。”為了確定潛在的宜居宿主，從我們的近鄰開始是有幫助的。但是如果近距離雙星在超冷矮星中很常見，那麼可能很少有可居住的世界被發現。”

為了充分探索這些情況，Hsu、Burgasser和他們的合作者希望能確定更多的超冷矮星雙星系統，以創建一個完整的數據樣本。新的觀測數據可以幫助加強雙星形成和演變的理論模型。然而，直到現在，發現超冷雙星仍然是一項罕見的壯舉。

研究報告的共同作者、加州大學聖地亞哥分校校長博士後Chris Theissen說：”這些系統很罕見。但是我們不知道它們之所以罕見是因為它們很少存在，還是因為我們沒有發現它們。這是一個開放式的問題。現在我們有一個數據點，我們可以開始建立。這些數據已經在檔案館裡放了很久了。迪諾的工具將使我們能夠尋找更多像這樣的雙星。”