[猎奇]我国科学家发现体积最小恒星，还没有土星大，质量堪比11万个地球 [11P] [复制链接]

2024年2月，清华大学物理系王晓锋教授课题组联合国内外合作者，利用清华大学-马化腾巡天望远镜（TMTS） ，在距离地球约2760光年处发现致密双星系统TMTS J0526。系统中一颗热亚矮星半径仅为地球7倍（体积比土星还小），质量却达太阳0.33倍，相当于土星质量的1150多倍，刷新“人类已知体积最小恒星”纪录。



要理解这颗恒星的特殊，得先搞懂两个关键数据——“个头小到离谱” 和“密度高到吓人” ，咱们用太阳系天体做对比就能弄明白了。

先看“个头”。土星作为太阳系第二大行星，赤道半径约6万公里，而这颗热亚矮星半径仅为地球7倍（地球半径约6400公里，7倍就是4.48万公里），而土星的半径是地球的9.5倍，可以说这颗恒星比土星小了一大圈。要是把它放进太阳系，它的体积只能排第四，小于太阳，木星和土星。



这颗热亚矮星体积虽小，质量却不小，是太阳的0.33倍，换算成地球质量约11万倍，而土星质量为地球的95倍——这么算下来，它的质量竟是土星的1150倍！打个比方：如果把土星比作一辆1.5吨的家用车，这颗热亚矮星就相当于一列1725吨的火车，体积没大多少，重量却翻了千余倍。



更颠覆认知的是它的“身份”。过去天文学家公认的最小恒星是2MASS J0523，体积相当于木星大小，而这颗新发现的热亚矮星，体积只有前者的一半左右，却依然能维持稳定的氦核聚变——要知道，恒星的核心必须有足够压力才能“点燃”核聚变，这颗“迷你星”刚好踩在“恒星资格线”上，再小一点就会变成无法发光的“褐矮星”。



这颗恒星的“迷你身材”不是天生的，而是被“暴力改造”的结果，背后藏着一段双星系统的“相爱相杀史”。



故事要从21年前说起。2003年，中国科学院云南天文台韩占文院士团队提出一个理论：某些双星系统会经历“两次共有包层抛射”——简单说，就是两颗恒星在引力作用下“抱在一起”，外层气体形成共同的“外壳”，随后外壳被剧烈抛射，留下两颗致密的星体。理论预言，这样的过程会形成质量低至太阳0.32-0.36倍、轨道周期短至20分钟的热亚矮星双星，但一直没人找到实证。



直到TMTS望远镜“盯”到了TMTS J0526，这个预言才被证实。这个双星系统里，除了这颗迷你热亚矮星，还有一颗质量为太阳0.74倍的白矮星——白矮星是恒星死亡后的残骸，密度极高，一勺白矮星物质重量堪比两头成年大象。



它们的“改造史”是这样的：最初，两颗恒星还是“正常体型”，其中一颗先演化成白矮星。白矮星引力极强，逐渐剥离伴星的外层氢壳，形成第一次“共有包层抛射”；剩下的伴星核心暴露出来，又经历了第二次“包层抛射”，外层物质几乎被剥光，最终变成只有地球7倍大的热亚矮星。

如今，两颗星体以20.5分钟的周期高速绕转——也就是说，它们每20.5分钟就互相“转圈圈”一圈，换算成速度，相当于每小时1.2万公里，比地球公转速度快20多倍！



更神奇的是，它们还在持续“瘦身”。由于高速旋转，这个双星系统会向外辐射引力波（爱因斯坦1915年预言的“时空涟漪”），导致轨道能量不断损失，两颗星的距离会越来越近，轨道周期每年会缩短0.1秒——虽然看起来不多，但天文学家能通过观测这个变化，进一步验证引力波理论，相当于给宇宙装上了一台“引力波计时器”。

别小看这颗“迷你恒星”，它的发现不仅是“破纪录”，更给天文学研究打开了两个新窗口。

第一个价值是“验证理论”。过去国际天文学界对热亚矮星的形成有多种猜测，韩占文院士团队的“两次包层抛射”理论一直缺乏观测证据。而TMTS J0526的各项参数——0.33倍太阳质量的热亚矮星、0.74倍太阳质量的白矮星、20.5分钟的轨道周期——完美匹配理论预言，相当于给这个中国提出的理论“盖了章”，也让人类对恒星演化的理解更深入一步。要知道，恒星演化理论是研究宇宙起源的基础，搞懂这些“小个子恒星”的形成，就能更准确地推测宇宙中恒星的“生老病死”。



第二个价值是“引力波探测”。未来，人类计划发射空间引力波天文台（比如欧洲的LISA、我国的“天琴”“太极”），而TMTS J0526正是理想的“校准源”。它在毫赫兹频段辐射的引力波信号极强，天文台一旦升空，就能清晰捕捉到它的信号，相当于给探测设备“调准焦距”，帮助科学家更精准地寻找黑洞合并、中子星碰撞等更剧烈的宇宙事件。

更值得骄傲的是，这次发现的“功臣”——清华大学-马化腾巡天望远镜，是我国自主设计的多镜筒光学巡天设备。它自2020年运行以来，以1分钟一次的频率“凝视”北半球星空，累计收集了2700万颗恒星的数据，TMTS J0526就是从这些数据里“挖”出来的“宝藏天体”。这说明我国的天文观测设备已经具备捕捉“宇宙极端现象”的能力，不再依赖国外望远镜。

这颗“体积最小恒星”的发现，就像给天文学家打开了一扇小窗：原来恒星可以小到这种程度，宇宙中可能还藏着更多“迷你星”。



天文学家推测，这类通过“两次包层抛射”形成的热亚矮星，在宇宙中可能并不少见，只是因为它们体积小、亮度低（亮度只有太阳的几万分之一），很难被观测到。未来，随着TMTS望远镜继续“巡天”，以及我国“天琴”“太极”等引力波项目的推进，或许会有更多“宇宙小钢炮”被发现，甚至可能找到比这颗更小的恒星。



消息来源：中国科学院国家天文台官网2024年3月15日文章《最短轨道周期热亚矮星双星：验证21年前的理论预言》网址

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宇宙“小钢炮”：TMTS J0526热亚矮星——刷新认知的“迷你恒星”与天文学突破  
——从“体积最小恒星”到引力波校准源，中国天文学家的“宇宙级发现”  
一、开篇：2760光年外的“宇宙纪录”  
核心发现：  
时间：2024年2月，清华大学物理系王晓锋教授团队联合国内外机构，利用清华大学-马化腾巡天望远镜（TMTS），在距地球2760光年处发现致密双星系统TMTS J0526。  
主角：系统中一颗热亚矮星半径仅地球7倍（体积小于土星），质量却达太阳0.33倍（土星质量的1150倍），刷新“人类已知体积最小恒星”纪录。  
颠覆性：该恒星体积仅为前纪录保持者（2MASS J0523）的一半，却能维持稳定氦核聚变，踩在“恒星资格线”上（再小则沦为褐矮星）。  
二、“迷你恒星”的“反差萌”：小体积，高密度  
关键数据对比：  
| 参数       | 热亚矮星（TMTS J0526） | 土星       | 太阳       | 地球       |  
|----------------|---------------------------|----------------|----------------|----------------|  
| 半径       | 地球7倍（4.48万公里）     | 地球9.5倍      | 地球109倍      | 6400公里       |  
| 质量       | 太阳0.33倍（11万地球质量）| 地球95倍       | -              | -              |  
| 密度       | 极高（质量/体积比惊人）   | 极低（气体行星）| -              | -              |  

直观比喻：  
体积：若土星如一辆1.5吨家用车，热亚矮星仅相当于一列1725吨火车（体积小但重量千倍）。  
地位：在太阳系中，其体积仅排第四（小于太阳、木星、土星），但质量远超气态行星。  
三、“暴力改造”史：双星系统的“相爱相杀”  
形成机制：  
1. 理论预言（2003年）：  
中国科学院韩占文院士团队提出“两次共有包层抛射”理论：双星引力作用下，外层气体形成共同“外壳”，随后剧烈抛射，留下致密星体。  
预言：可形成质量0.32-0.36倍太阳、轨道周期20分钟的热亚矮星双星，但长期缺乏实证。  

2. TMTS J0526的“改造史”：  
初始状态：两颗“正常体型”恒星，一颗先演化成白矮星（恒星残骸，密度极高）。  
第一次抛射：白矮星剥离伴星外层氢壳，形成共有包层并抛射。  
第二次抛射：伴星核心暴露，外层物质几乎被剥光，最终坍缩为半径仅地球7倍的热亚矮星。  

当前状态：  
双星组成：0.33倍太阳质量的热亚矮星 + 0.74倍太阳质量的白矮星。  
高速旋转：轨道周期仅20.5分钟（每小时1.2万公里，是地球公转速度的20多倍）。  
持续“瘦身”：因辐射引力波，轨道能量损失，每年周期缩短0.1秒（未来可能合并）。  
四、科学价值：从理论验证到引力波探测  
双重突破：  
1. 验证恒星演化理论：  
TMTS J0526的参数（质量、轨道周期）完美匹配韩占文团队21年前的理论预言，为“两次包层抛射”模型提供首个观测证据。  
意义：深化对热亚矮星形成机制的理解，推动恒星“生老病死”模型的完善。  

2. 引力波探测的“校准源”：  
该双星系统在毫赫兹频段辐射强引力波信号，未来空间引力波天文台（如中国“天琴”“太极”、欧洲LISA）可将其作为“标准信号源”，校准设备精度。  
应用：助力探测黑洞合并、中子星碰撞等更剧烈宇宙事件。  
五、中国天文的“硬实力”：TMTS望远镜与自主创新  
设备突破：  
TMTS望远镜：我国自主设计多镜筒光学巡天设备，2020年运行以来，以1分钟/次频率扫描北半球星空，累计收集2700万颗恒星数据。  
发现路径：TMTS J0526是从海量数据中“挖掘”出的极端天体，体现中国天文观测设备对“宇宙小概率事件”的捕捉能力。  

国际影响：  
打破依赖国外望远镜的局面，标志中国在致密双星、引力波研究领域进入国际前沿。  
六、未来展望：宇宙中是否藏着更小的恒星？  
推测与计划：  
潜在数量：天文学家认为，通过“两次包层抛射”形成的热亚矮星在宇宙中可能普遍存在，但因体积小、亮度低（仅太阳几万分之一）难以观测。  
后续探索：  
TMTS望远镜继续“巡天”，寻找更小、更极端的恒星。  
中国“天琴”“太极”项目推进，通过引力波探测揭示更多宇宙奥秘。  
结语：宇宙的“反差美学”——小而强，暗而美  
TMTS J0526的发现，不仅刷新了人类对恒星体积下限的认知，更揭示了双星系统中“暴力与温柔并存”的演化逻辑。这颗“迷你恒星”像一扇窗，让我们看到：  
科学突破：从理论预言到观测实证，中国天文学正以自主创新引领国际前沿；  
宇宙奥秘：在看似“极端”的天体中，往往藏着解开普适规律的关键线索；  
技术力量：先进观测设备与大数据分析的结合，正在重新定义“探索宇宙”的方式。

我国科学家发现迄今体积最小的恒星，其大小不到土星，质量却相当于约11万个地球。

🔍 背景
2024年2月，清华大学物理系王晓锋教授团队联合国内外研究人员，利用清华大学-马化腾巡天望远镜（TMTS），在距离地球约2760光年处发现了一个极其致密的双星系统——TMTS J0526。这一发现不仅刷新了人类对最小恒星的认知，也首次验证了由中国科学家提出的一项重要理论。

此前，学界普遍认为最小恒星的代表是编号为2MASS J0523的红矮星，其体积与木星相当。而此次新发现的恒星则更小，打破了原有纪录。

📊 核心特征对比
指标    新发现热亚矮星（TMTS J0526B）    土星（参考）    之前最小恒星（J0523）
半径    约为地球的7倍（约4.48万公里）    约为地球的9.5倍    约为太阳的9%（约6万公里）
体积    比土星还小，仅排太阳系第四    太阳系第二大行星    与土星相近
质量    0.33倍太阳质量 ≈ 11万倍地球质量    95倍地球质量    约85倍木星质量
密度与状态    可持续进行氦核聚变，是合格恒星    行星，无核聚变    进行氢核聚变的红矮星
这颗恒星虽然体积小，但因密度极高、质量巨大，内部仍能维持稳定的核聚变反应，因此被确认为真正的恒星。

⚙️ 形成机制：双星间的“暴力瘦身”
这颗迷你恒星并非天生如此，而是经历了一场剧烈的演化过程：

最初，它与一颗白矮星组成双星系统；
白矮星强大的引力逐步剥离它的外层氢壳；
经历两次“共有包层抛射”，几乎失去全部外层物质；
最终只剩下致密的核心——即我们现在看到的热亚矮星。
该过程正是中国科学院云南天文台韩占文院士团队于2003年提出的理论模型，此次发现为其提供了首个直接观测证据。

🌌 科学价值
这一发现具有两大重要意义：

验证本土理论：为中国天文学家提出的双星演化通道提供了坚实支撑；
助力引力波研究：该双星轨道周期仅20.5分钟，且正因引力波辐射而缓慢靠近，未来可作为空间引力波探测器的理想校准源。
✅ 建议
如果你对宇宙极端天体感兴趣，不妨关注我国正在推进的“天琴”“太极”等空间引力波计划，这类微型双星系统将成为它们的重要目标。