中國科學家發現繞轉最快特殊雙星重力波源　驗證21年前理論預言

農曆新年除夕夜，國際權威天文學期刊《Nature Astronomy（自然·天文學）》雜誌公布了由中國科研團隊做出的重要天文發現。

據新華社報道，清華大學物理系王曉鋒教授課題組與國內外合作者，利用位於國家天文台興隆觀測站的清華大學-馬化騰巡天望遠鏡，發現了一個由白矮星和熱亞矮星組成的雙星系統，而這兩顆星正以破紀錄的極快速度相互繞轉，能夠在毫赫茲（mHz）頻段產生強烈的重力波輻射，重力波訊號則有望被未來的空間重力波天文台偵測到。

王曉鋒介紹，研究團隊發現了一個距離地球約2760光年、以20.5分鐘公轉周期飛速繞轉的雙星系統(代號TMTS J0526)。雙星系統由一顆質量約0.74倍太陽質量的緻密白矮星與一顆質量約太陽0.33倍的熱亞矮星組成。

團隊核心成員林傑介紹，「白矮星是普通恆星耗盡核心燃燒經過漫長時間演化形成的緻密星體，一勺白矮星的物質其重量通常可與兩頭成年大象相比。我們的太陽在經過約50億年後會變成體積與地球接近的緻密白矮星，此時其內部的核反應已經停止，只能依靠自身的餘熱向外發光。」

他說，熱亞矮星是指一類外部氫殼層被大部分剝離掉，而內部則在發生穩定氦核融合燃燒的高溫小質量恆星。大部分熱亞矮星的質量約為0.45倍太陽質量，透過氦核的劇烈點火方式形成；另一類質量較小的熱亞矮星（質量可低至0.32至0.36倍太陽質量），可由雙星經過兩次共有包層物質拋射演化形成，而不需要經歷氦核的劇烈燃燒。

林傑表示，「我們團隊發現的這顆0.33倍太陽質量的熱亞矮星就屬於後者。值得一提的是，這顆熱亞矮星的半徑僅為地球的7倍左右，只有過去公認最小恆星的四分之三大小，代表了天文學家迄今發現的體積最小的恆星。」

王曉鋒說：「這項發現為未來的太空重力波試驗確定了一個重要的波源系統。更重要的是它驗證了由中國科學院雲南天文台韓佔文院士團隊於2003年提出的此類特殊雙星系統形成的理論預言，幫助我們進一步理解和完善恆星演化理論，而這一理論是我們了解宇宙演化的基石。」

據介紹，清華大學-馬化騰巡天望遠鏡是王曉鋒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全自動多鏡筒光學巡天設備。自2020年正式運作以來，該系統以1分鐘的觀測頻率凝視北半球的宇宙星空。截至2023年底，該計畫累計獲得了超過2700萬顆恆星的密集採樣光變數據，包含大量有重要科學價值的快速變源，TMTS J0526便是其中光度變化最快的天體之一。