近日，王晓峰教授的研究小组和清华大学物理系的合作者利用清华大学-马华腾巡天望远镜（TMTS）发现了一个距离地球约2760光年的空间，轨道周期只有205分钟的紧凑双星系统（即TMTS J0526）并解密其物理起源。 双星系统由一颗质量约为 0 的恒星组成一颗碳氧白矮星，质量是太阳质量的74倍，一颗白矮星的直径只有地球的7倍，质量约为033倍于热的亚矮星（大部分氢壳层物质被剥离）。 这样一对轨道周期极短的双星，可以产生毫赫兹波段的强引力波辐射，未来有望被丽莎、天琴、太极等空间引力波天台显著探测到。 需要指出的是，这种双星系统的发现和研究，通过两个共同的包络抛射演化和演化通道（由中国科学院云南天文台韩占文院士团队于2003年提出），很好地验证了低质量、短轨道周期性热亚矮星双星形成的理论极限值。
基于热亚矮星形成的双星家族合成研究表明，有少量热亚矮星由两个共同的包层抛射通道形成，质量低至032-0.质量是太阳的36倍。 它们是由非简并氦核点燃而形成的，与被广泛认可的简并氦核闪光点燃形成的热亚矮星相似（约0是太阳质量的 45 倍），质量分布非常不同。在第二次共包层物质抛射之后，这些含有白矮星的热亚矮星双星系统可以通过引力波辐射形成轨道周期短至20分钟的极短周期双星系统。 然而，在TMTS巡天发现之前，还没有完全符合上述观测特性的白矮星-热亚矮星双星系统。
图1TMTS J0526双星系统由艺术家绘制（余景川，北京天文馆）。 图像中较大的是炽热的亚矮星，远处较小的是它们的白矮星伴星。
TMTS观测系统是王晓峰教授团队在马化腾**和清华大学雪堂的支持下建造的一款设计独特的多透镜管光学测量设备。 自2020年正式运行以来，该系统一直以1分钟的观测频率凝视北半球的宇宙星空。 截至2023年底，TMTS已获得超过2700万颗恒星的密集采样光学变化数据，其中包括大量**值的短周期变源，其中TMTS J0526是光学变化周期最短的系统之一。 在发现源头后，该团队使用了美国夏威夷的 10 米口径凯克望远镜和 104米口径GTC望远镜对光源进行了高时间分辨率连续光谱观测，丽江二号使用4米望远镜进行时间序列光度观测。
结合高频采样观测得到的光学曲线和光谱径向速度变化，研究团队分析TMTS J0526的轨道周期只有20一颗五分钟的椭圆双星，其中一颗更大、更亮的亚恒星（即可见恒星）被另一颗密度更大的白矮星（不可见）的潮汐引力变形（图1）。 对亮度、表面重力、有效温度和质量半径的分析表明，这颗可见恒星是一颗低质量、薄包膜的热亚矮星（图2）。 双星系统包含低质量热亚矮星、白矮星伴星和极短的轨道周期，所有这些都与两个共同的包络抛射通道形成低质量热亚矮星（双星）的理论预测一致。
图2不同类型恒星的质量半径图。 主序星、白矮星和热亚矮星分布在图的三个可区分区域。 紫色区域代表热亚矮星可能分布的区域，而TMTS J0526双星系统的可见子星J0526b正好位于该区域的最底部。 这颗可见恒星比迄今为止发现的最小的恒星（2MASS-J0523）小，代表了迄今为止发现的最小的非简并恒星。
以上研究结果总结在“20一颗七地球半径的氦燃烧恒星在205分钟分离二进制“，于2月9日发表在《自然天文学》上。 这是TMTS项目在发现18之后经过9分钟的蓝色大振幅脉动变星，研究成果第二次发表在《自然天文学》上。 本论文通讯作者王晓峰，原清华大学博士后（现中国科学技术大学特约副研究员）林杰为第一作者，中国科学院云南天文台副研究员吴成元（原清华大学物理系博士后）， 和澳大利亚国立大学的博士生熊赫兰是共同第一作者。
*主要合作者还包括捷克科学院天文研究所研究员Pitt，中国科学院云南天文台韩占文院士和陈雪飞院士团队，意大利帕多瓦天文台Ilyas Rosa博士团队，加州大学Filippenko教授团队， 伯克利。本项目由国家自然科学中心重点项目、马化腾、中国载人航天工程、北京科学院学者项目、科学探索奖等项目支持。
*链接：* 清华大学物理系。