“中國天眼”FAST發現迄今最輕雙中子星系統香港新聞網9月16日電 據中國科學院國家天文台16日消息，依託500米口徑球面射電望遠鏡“中國天眼”（FAST），該台科研團隊發現一個軌道周期極短、目前已知總質量最輕的雙中子星系統。相關研究成果於9月15日發表在《物理評論快報》（PRL），並被遴選為重點推介成果。
圖源：中國科學院國家天文台 中子星是大質量恒星死亡坍縮後形成的極緻密天體殘骸，運轉規律精準穩定，被譽為“宇宙精密時鐘”。雙中子星系統由兩顆中子星相互繞轉構成，是研究極端高密度物態、檢驗廣義相對論、解析超新星爆發機制的天然理想實驗室。其中，短周期雙中子星相對論效應更強、併合時間更短，科研價值尤為突出，一直是國際大型射電望遠鏡脈衝星巡天的核心科學目標。 作為全球靈敏度最高的單口徑射電望遠鏡，FAST搭配高性能L波段19波束製冷接收機，具備極強的脈衝星探測能力。 本次研究中，中國科學院國家天文台韓金林研究員團隊依託自主研發的快照觀測模式，開展大規模銀道面脈衝星系統性搜尋，迄今已成功發現約900顆新脈衝星。通過持續後續精準觀測，團隊甄別出多例特殊天體系統，PSRJ1856-0039是其中一個突破性的發現。 觀測數據顯示，該雙中子星系統軌道周期僅2.36小時，在人類已知雙中子星系統中位列第二短。極短的軌道周期意味著兩顆中子星間距極小、雙星相互繞轉軌道的緻密程度極高，是目前已知相對論效應表現最顯著的雙中子星系統之一。同時，該系統刷新了人類已知雙中子星質量下限，整體總質量僅為2.488倍太陽質量，為迄今發現的總質量最輕的雙中子星組合。其中可見脈衝星質量約1.30倍太陽質量，伴星中子星的質量約1.19倍太陽質量。該伴星躋身全球已知最輕中子星行列，逼近中子星理論質量下限，為精準解析超新星爆發物理機制提供了強有力的限制。 得益於極緻緻密軌道，該系統擁有極端的強引力環境，研究團隊成功觀測到多項清晰的相對論效應。他們精準探測到橢圓軌道近星點進動、強引力場引發的光子頻率紅移、高速運動產生的時間膨脹效應，以及系統因持續輻射引力波損耗能量、軌道周期緩慢衰減等核心特徵。數據測算顯示，本次測得的軌道周期衰減數值與廣義相對論預測值之比為1.009±0.014，證實了廣義相對論的正確性。
“中國天眼”全貌。 香港中通社資料圖 據該團隊模型推演，該系統將在約8200萬年後發生併合，最終大概率形成一顆更大質量的中子星。這一特殊演化路徑，對破解中子星內部物態方程難題、探究宇宙中金、鉑等重元素的起源奧秘有重要作用。 該系統還具備後續科學突破能力。它極小的軌道傾角和極短的軌道周期，為探測脈衝星自轉時產生的參考系拖拽效應創造了絕佳條件。目前僅一兩例雙中子星系統具有探測該效應的潛力。參考系拖拽效應與中子星轉動慣量直接相關，後續依託FAST持續高精度觀測，有望精確測量中子星的轉動慣量。結合已精準測定的中子星質量數據，長期觀測和研究能為揭示中子星內部物質狀態、探索時空引力基本特性等前沿科學問題提供關鍵的約束條件。 （完） 【編輯：石歡歡】
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