近来，来自南京大学的研讨团队与世界合作者在82光年外的唧筒座天区（翼宿东瓯三附近）发现了一个极端稀有的两级四星体系：一对超冷褐矮星与一对年青红矮星彼此盘绕。这是迄今为止发现的第一个由一对T型褐矮星盘绕一对恒星运转的四星体系。该发现于8月19日宣布在《皇家地理学会月刊》上。
艺术概念图展现了UPM J1040?3551四星体系，布景为Gaia太空望远镜观测到的银河系。在左边，UPM J1040?3551 Aa和Ab出现为一个悠远的橙色亮点，插图中放大显现了这两颗彼此盘绕的M型恒星。在右侧远景中，则是一对以几十年的周期彼此盘绕的超冷褐矮星UPM J1040?3551 Ba和Bb。Aab与Bab盘绕一个质心以至少10万年的周期彼此盘绕。图片来自：钟嘉欣、张曾华。
作为这支世界团队的领导者，南京大学地理与空间科学学院副教授张曾华带领团队，经过欧洲航天局的“盖亚”（Gaia）天体丈量卫星和美国国家航空航天局的广域红外线巡天探测器（WISE）观测的数据发现该体系成员具有相同的角速度，并进一步对其做全面的光谱观测和剖析后，识别出这个两级四星体系，并将其命名为名为UPM J1040?3551 AabBab。其间，Aab 指的是亮星对Aa和Ab，Bab指的是暗星对Ba和Bb。
“这次发现的两级四星体系是两对天体各自以几十年的周期彼此盘绕，这两对天体也绕着一个一起的质心公转，周期超越10万年。”张曾华告知《我国科学报》，“这次发现特别令人惊喜的一点是其层级性，这是让多星体系长时间安稳运转的保证。”
这两对天体之间的间隔达到了1656个地理单位（AU，1AU等于日地间隔即1.5亿千米）。两对天体中的亮星对（UPM J1040-3551 Aab）由2颗质量附近的红矮星组成，其目视星等为14.6，在可见光波段的亮度大约比北极星暗10万倍；暗星对（UPM J1040-3551 Bab）由2颗温度低得多的褐矮星组成，简直不宣布可见光，Bab在近红外波段的亮度大约比Aab对暗1000倍。假设要用肉眼调查这对恒星，需求将它们移至间隔地球仅1.5光年的方位——比地球最近的恒星街坊比邻星还要近2~3倍。
据张曾华介绍，亮星对开端由于其在Gaia屡次观测中出现光心的摇摆而被怀疑是一对密近双星，并经过其反常亮度得到证明——比同间隔同温度的单恒星亮了约0.7星等，由于这对简直等质量的双星产生了双倍的兼并光度。相同，暗星对被确认为是一对密近双褐矮星，由于其肯定星等比同光谱型的一般单褐矮星显着更亮。近红外光谱拟合剖析也强有力地支撑了这一定论，双星模板比单星模板拟合的明显更好。
在此次研讨中，来自巴西国家天体物理实验室的Felipe Navarete博士进行了要害的光谱观测，这使得团队能够具体研讨描写该体系的成员。使用美国国家光学红外地理研讨实验室坐落智利的南边天体物理研讨望远镜（SOAR），Navarete获得了亮星对的光学光谱，一起还使用SOAR观测了暗星对的近红外光谱。Navarete指出：“由于褐矮星的昏暗，这些观测具有应战性。但SOAR的强壮观测能力使咱们也能够获取了解这些天体性质所需的要害光谱数据。”
研讨剖析标明，亮星对的2颗恒星均为M型红矮星，温度约为3,200开尔文（约2900°C），质量为太阳质量的17%；暗星对包括愈加共同的天体：2颗温度分别为820开尔文（约550°C）和690开尔文（约420°C）的褐矮星。“褐矮星是体积小、密度高的低质量天体，该体系中的褐矮星巨细与木星类似，但质量则是木星的10到30倍。事实上，在这个规模的低质量端，这些天体能够被视为‘行星质量’天体。”张曾华解说说。
“这是迄今为止发现的第一个由一对T型褐矮星盘绕一对恒星运转的四星体系，”该研讨论文的合著者、西班牙天体生物学中心的Maria-Cruz Gálvez-Ortiz博士指出，“这一发现为研讨这些奥秘天体供给了一个共同的世界实验室。”
褐矮星的质量介于恒星和行星之间——质量过大而不能被视为行星，但又不足以像恒星那样保持氢聚变。与恒星不同，褐矮星构成后就开端继续的冷却，这会改动其温度、光度和光谱特征等可观测的性质。这种继续的改变进程给褐矮星研讨带来了一个根本性的应战，即“年纪—质量简并问题”。一颗具有特定的温度的孤立的褐矮星，它既可能是更年青、质量更小的天体，也可能是更陈旧、质量更大的天体——假设没有额定的信息，地理学家无法区别这两种可能性。
“具有宽距恒星伴星的褐矮星，其年纪能够终究靠其伴星独立限制，作为年纪基准，在打破年纪—质量简并方面具有名贵的价值。”该研讨论文的合著者、英国赫特福德郡大学教授Hugh Jones解说道，“因而，此次发现的UPMJ1040?3551两级四星体系特别名贵，由于来自亮星对的H-alpha发射线标明该体系相对年青，年纪在3亿到20亿年之间。”
未来，研讨团队将经过高分辩率成像技能分辩暗星对，然后准确丈量其运动轨迹和动力学质量。“该体系为褐矮星科学研讨带来了两层好处。”该研讨论文的合著者、美国加州大学圣迭戈分校教授Adam Burgasser说道，“假设咱们也能够分辩褐矮星双星并追寻其轨迹，它既可当作校准低温大气模型的年纪基准，又可当作查验演化模型的质量基准。”
UPM J1040-3551体系的发现代表着地理学家对这些难以捉摸的天体的了解以及对太阳附近恒星体系的多样化构成通道的了解有了重大进展。
