中国天眼新发现 双中子星奥秘被揭示

中国科学院国家天文台于9月16日宣布，依托“中国天眼”（500米口径球面射电望远镜，FAST）极高的探测灵敏度，由韩金林研究员带领的FAST银道面脉冲星巡天团队成功发现了一颗双中子星系统PSR J1856-0039，该系统具有极短的轨道周期和已知双中子星中最低的总质量。相关研究成果已发表于国际学术期刊《物理评论快报》，并被选为编辑推荐的重点成果。

中子星是大质量恒星死亡后留下的极端致密天体遗迹，因其运行规律高度稳定，被誉为“宇宙精密时钟”。双中子星系统由两颗相互绕转的中子星组成，目前人类仅探测到约30例。此类系统需经历两次超新星爆发才能形成，未来会通过引力波辐射并合演化，是宇宙中金、铂等重元素的重要来源，同时也为研究极端高密度物态、验证广义相对论以及揭示超新星爆发机制提供了理想实验室。其中，短周期双中子星由于相对论效应更为显著、并合时间更短，科研价值尤为突出。

“中国天眼”是全球灵敏度最高的单口径射电望远镜，搭载了高性能L波段19波束制冷接收机，具有强大的脉冲星探测能力。在此次研究中，团队运用自主研发的快照观测模式，大规模搜寻银道面脉冲星，目前已发现约900颗新脉冲星。在后续精确观测中，他们识别出多个特殊天体系统，其中就包括PSR J1856-0039这一突破性发现。

该双中子星系统的轨道周期仅为2.36小时，在已知双中子星系统中位列第二短。这表明两颗中子星之间距离极近，呈现出明显的相对论效应。同时，该系统总质量为2.488倍太阳质量，刷新了已知双中子星的质量下限。其中可见脉冲星质量约为1.30倍太阳质量，伴星中子星质量约为1.19倍太阳质量，后者接近中子星理论质量下限，为解析超新星爆发机制提供了重要约束。

研究团队成功观测到多项清晰的相对论效应，包括椭圆轨道近星点进动、强引力场导致的光子频率红移、高速运动引发的时间膨胀效应，以及系统持续辐射引力波造成的能量损耗和轨道周期衰减。数据测算表明，所测得的轨道周期衰减值与广义相对论预测高度一致，进一步验证了广义相对论的正确性。

据模型推演，该系统大约将在8200万年后发生并合，最终可能形成一颗质量更大的中子星。这一特殊演化路径有助于破解中子星内部物态方程难题，并探索宇宙中重元素的起源。最新发现的双中子星系统还具备后续科学突破的潜力，其极小的轨道倾角和极短的轨道周期为探测脉冲星自转产生的参考系拖拽效应提供了理想条件。结合已测定的中子星质量数据，长期观测有望精确测量中子星的转动惯量，为揭示中子星内部物质状态及探索时空引力基本特性提供关键约束。