近日，由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)興隆觀測(cè)基地博士任娟娟參與的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)，發(fā)現(xiàn)了首顆存在掩食現(xiàn)象的白矮星+冷亞矮星雙星（圖1），并借助該雙星首次同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量出了冷亞矮星的質(zhì)量和半徑。該研究工作由來(lái)自西班牙加泰羅尼亞理工大學(xué)（UPC）、加泰羅尼亞太空研究所（IEEC）、英國(guó)謝菲爾德大學(xué)（University of Sheffield）、中科院國(guó)家天文臺(tái)、英國(guó)華威大學(xué)（University of Warwick）等單位的科研人員共同合作完成。相關(guān)成果于4月8日在線發(fā)表在國(guó)際科學(xué)期刊《自然-天文》（Nature Astronomy）上。
　　冷亞矮星形成于銀河系早期階段，攜帶有揭示銀河系結(jié)構(gòu)和化學(xué)演化的重要信息。當(dāng)銀河系形成時(shí)，第一代恒星主要由氫組成。比氫或氦重的元素在天文中一般被稱(chēng)為金屬元素，它們決定了恒星的金屬豐度。隨著時(shí)間的推移及恒星的演化死亡，這些金屬元素在銀河系及新誕生的恒星中逐漸增加。因此，年老的恒星比年輕的恒星有著更低的金屬豐度。
　　由于年老的恒星可以揭示銀河系的結(jié)構(gòu)和化學(xué)演化，因此測(cè)量這些恒星最基本的恒星參數(shù)如質(zhì)量和半徑非常重要。但是，年老的恒星非常暗，在太陽(yáng)鄰域相對(duì)比較稀少。目前，僅有88顆冷亞矮星有測(cè)量的半徑信息，僅有6顆冷亞矮星的質(zhì)量被估算出。然而，此前沒(méi)有任何一顆冷亞矮星同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量出質(zhì)量和半徑，這也使得在此發(fā)現(xiàn)之前仍無(wú)法從觀測(cè)數(shù)據(jù)上檢驗(yàn)此類(lèi)天體的理論研究。
　　通過(guò)掩食雙星系統(tǒng)，為研究人員提供了一個(gè)以極高的精度直接測(cè)量出兩子星的質(zhì)量和半徑的絕佳機(jī)會(huì)。該研究使用了位于西班牙拉帕爾瑪島（La Palma）上的GTC望遠(yuǎn)鏡新安裝的終端設(shè)備HiPERCAM（獲得的光變曲線見(jiàn)圖2），及位于智利的VLT望遠(yuǎn)鏡的終端設(shè)備X-Shooter（獲得的光學(xué)光譜見(jiàn)圖3），借助這些科研利器，使得該研究能首次準(zhǔn)確測(cè)量出冷亞矮星的質(zhì)量和半徑。值得一提的是，該研究成果也是HiPERCAM/GTC的首篇科學(xué)產(chǎn)出論文。HiPERCAM相機(jī)可同時(shí)獲得5個(gè)波段的圖像，且最快可每毫秒拍攝一幅圖像，其極高的拍攝速度，使得它能夠以前所未有的細(xì)節(jié)來(lái)研究由于掩食或爆發(fā)導(dǎo)致的亮度快速變化的天體。
　　基于測(cè)量的質(zhì)量和半徑信息，再結(jié)合估算出的冷亞矮星的溫度和光度，使得該研究團(tuán)隊(duì)得以首次驗(yàn)證銀河系中最古老的一類(lèi)恒星——冷亞矮星的質(zhì)量、半徑、光度、溫度之間的理論關(guān)系。
　　該研究得到中方的國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金項(xiàng)目（U1531244及U1831209）和重點(diǎn)項(xiàng)目（11833006）及國(guó)家天文臺(tái)青年人才基金項(xiàng)目的支持。
　　論文鏈接
 
圖1. 掩食白矮星+冷亞矮星雙星示意圖（圖片制作: Mark Garlick）
 
圖2. HiPERCAM/GTC拍攝的5個(gè)波段的光變曲線 
 
　　該白矮星+冷亞矮星雙星的光學(xué)光譜。上圖中黑色實(shí)線顯示的是X-Shooter/VLT拍攝的光學(xué)光譜：在藍(lán)端可以看到明顯的DA型白矮星特征——?dú)浒蜖柲┪站€；紅端可以看到冷亞矮星的特征——在6800埃附近有寬的CaH分子帶。上圖中黑色虛線顯示的是最佳擬合的兩子星（白矮星和冷亞矮星）的模板譜。下圖顯示的是擬合殘差。