双星绕双星，天文学家捕捉到宇宙深处神奇的“星际芭蕾”

在距离地球82光年的宇宙深处，天文学家捕捉到一个神奇的“星际芭蕾”——两对天体像跳双人舞般相互环绕：一对年轻的红矮星与一对温度极低的褐矮星组成了罕见的四级天体系统。这项由南京大学领衔的发现，为研究恒星与行星之间的神秘天体打开新窗口，日前已发表在《皇家天文学会月刊》上。

这个名为UPM J1040−3551 AabBab的系统是由南京大学副教授张曾华领导的国际研究团队发现的。

艺术概念图展示了UPM J1040−3551四星系统，图片背景为银河系，图片偏左的橙色亮点及放大图是两颗相互环绕的红矮星；图片右侧是一对以数十年为周期相互环绕的褐矮星。两对双星以超过10万年的周期相互运行。（钟嘉欣、张曾华 供图）

从艺术概念图中，记者看到，该系统内层，两颗温度约2900℃的红矮星紧密相绕，就像两个明亮的小太阳跳贴面舞；而在系统外层，两颗温度分别为550℃和420℃的褐矮星在更远处相伴旋转。而两对组合又围绕一个质心，以10万年以上的超长周期相互环绕。张曾华表示，“这一发现最令人兴奋的是系统的层级性，这保证了多星系统可以长期稳定地运行。”

该团队从欧洲太空局（ESA）的Gaia天体测量卫星和美国航空航天局（NASA）的宽视场红外巡天探测器（WISE）观测的数据发现该系统成员具有相同的角速度，并对该系统进行了全面的光谱观测和分析，从而识别出这一四星系统。

“这是迄今为止发现的第一个由一对 T 型褐矮星围绕一对恒星运行的四星系统，”该研究论文的合著者、西班牙天体生物学中心的 Maria-Cruz Gálvez-Ortiz 博士指出。“这一发现为研究这些神秘天体提供了一个独特的宇宙实验室。”

褐矮星被称为失败的恒星，它比行星重很多，但又不能像恒星一样维持氢聚变以发光发热。自出生后，就会持续冷却，越来越暗、越来越冷。这种持续的变化过程给褐矮星研究带来了一个根本性的挑战，一颗具有特定的温度的孤立的褐矮星，它既可能是“年轻的小个子”——更年轻、质量更小的天体，也可能是“年老的大块头”——更古老、质量更大的天体。如果没有额外的信息，天文学家无法区分这两种可能性。有了红矮星作为“参照物”，褐矮星相当于有了“计时器”。该研究论文的合著者、英国赫特福德郡大学的Hugh Jones教授解释道，“拥有宽距恒星伴星的褐矮星，其年龄可以通过其伴星独立限定，作为年龄基准，在打破年龄-质量简并方面具有宝贵的价值。”

研究团队认为，未来可以通过高分辨率成像技术分辨这对褐矮星，从而精确测量其运动轨道和动力学质量。“该系统为褐矮星科学研究带来了双重益处，”该研究论文的合著者、美国加州大学圣迭戈分校的 Adam Burgasser 教授说道。“如果我们能够分辨褐矮星双星并追踪其轨道，它既可以作为校准低温大气模型的年龄基准，又可以作为检验演化模型的质量基准。”

（新华日报）