新发现的系统，LP 413-53AB由一对超冷矮星组成，它们是质量非常低的恒星，主要在红外线范围中发光，因此人眼看不到它们。尽管如此，它们是宇宙中最丰富的恒星类型之一。在此之前，天文学家只检测到了三个短周期的超冷矮星双星系统，它们都比较年轻--最多只有4000万年历史。
一幅插图显示了目前超冷矮星双星的距离有多近，以及这种接近程度是如何随时间变化的。资料来源：Adam Burgasser/加州大学圣地亚哥分校
LP 413-53AB估计有数十亿年的历史--与我们的太阳年龄相似--但其轨道周期至少比迄今为止发现的所有超冷矮星双星短三倍。
领导这项研究的西北大学天体物理学家Chih-Chun"Dino"Hsu说："发现这样一个极端的系统是令人兴奋的。原则上，我们知道这些系统应该存在，但是还没有发现这样的系统。"
Hsu最近在西雅图举行的第241届美国天文学会会议的新闻发布会上介绍了这项研究，作为"恒星及其活动"会议的一部分。Hsu是西北大学温伯格文理学院的物理学和天文学博士后研究员，也是西北大学天体物理学跨学科探索与研究中心（CIERA）的成员。他在加州大学圣地亚哥分校读博士时就开始了这项研究，他在那里得到了Adam Burgasser教授的指导。
该团队在探索档案数据时首次发现了这个奇怪的双星系统。Hsu开发了一种算法，可以根据恒星的光谱数据为其建模。通过分析一颗恒星发出的光的光谱，天体物理学家可以确定该恒星的化学成分、温度、重力和旋转。这种分析还显示了恒星向观察者移动和远离观察者时的运动，称为径向速度。
这张图比较了最近发现的双星系统中的两颗矮星与其他系统的接近程度。资料来源：Adam Burgasser/加州大学圣地亚哥分校
在研究LP 413-53AB的光谱数据时，Hsu注意到一些奇怪的现象。早期的观测发现，当这两颗恒星大致排列在一起时，它们的光谱线重叠在一起，这让他相信这只是一颗恒星。但是当这些恒星在它们的轨道上移动时，光谱线向相反的方向移动，在后来的光谱数据中分成了一对。Hsu意识到，实际上有两颗恒星被锁定在一个极其紧密的双星中。
利用W.M.Keck天文台的强大望远镜，徐志摩决定亲自观察这一现象。2022年3月13日，该团队将望远镜转向金牛座，也就是该双星系统所在的位置，并观察了两个小时。然后，他们在7月、10月和12月进行了更多的后续观测。
"当我们进行这种测量时，我们可以看到事情在几分钟的观察中发生变化，"Burgasser说。"我们跟踪的大多数双星的轨道周期是几年。所以，你每隔几个月就能得到一次测量。然后，过了一段时间，你就可以把拼图拼起来。在这个系统中，我们可以看到光谱线在实时地移动。在人类的时间尺度上看到宇宙中发生的这种事情是令人惊讶的。"
观察结果证实了Hsu归纳的模型的预测。这两颗恒星之间的距离大约是地球和太阳之间距离的1%。
研究小组推测，这些恒星要么是在进化过程中相互迁移，要么是在第三个--现在已经消失的--恒星成员被抛出后走到一起，接下来需要更多的观察来检验这些想法。
Hsu还说，通过研究类似的恒星系统，研究人员可以更多地了解地球以外的潜在宜居行星。超冷矮星比太阳要暗淡得多，所以任何表面有液态水的世界--形成和维持生命的一个关键成分--都需要离恒星近得多。然而，对于LP 413-53AB来说，宜居区的距离恰好与恒星的轨道相同，因此在这个系统中不可能形成宜居行星。
"这些超冷矮星是我们太阳的邻居，"Hsu说。"为了确定潜在的宜居宿主，从我们的近邻开始是有帮助的。但是如果近距离双星在超冷矮星中很常见，那么可能很少有可居住的世界被发现。"
为了充分探索这些情况，Hsu、Burgasser和他们的合作者希望能确定更多的超冷矮星双星系统，以创建一个完整的数据样本。新的观测数据可以帮助加强双星形成和演变的理论模型。然而，直到现在，发现超冷双星仍然是一项罕见的壮举。
研究报告的共同作者、加州大学圣地亚哥分校校长博士后Chris Theissen说："这些系统很罕见。但是我们不知道它们之所以罕见是因为它们很少存在，还是因为我们没有发现它们。这是一个开放式的问题。现在我们有一个数据点，我们可以开始建立。这些数据已经在档案馆里放了很久了。迪诺的工具将使我们能够寻找更多像这样的双星。"