中國天眼發現迄今最輕雙中子星系統

宇宙中，雙中子星就像一對高速旋轉的「舞者」，是檢驗極端物理的天然實驗室。據中國科學院國家天文台，基於中國天眼（FAST）的觀測數據，該台科研人員發現一個軌道周期極短、總質量迄今最輕的雙中子星系統。相關研究成果發表於《物理評論快報》，並被遴選為重點推介成果。

大質量恆星爆炸死亡後，中心會塌縮成一個非常密實的「核」，這就是中子星。它個頭不大，卻重得驚人，能像精密時鐘一樣穩定地發出信號。兩顆中子星互相繞轉，就組成雙中子星系統。這種系統極為罕見，人類目前只發現30例。更重要的是，在這樣的系統中，兩顆中子星未來會碰撞併合、產生引力波；而這一併合過程還會製造出金、鉑等重元素，是宇宙中這些重元素的重要來源之一。

此次，中國科學院國家天文台韓金林研究員領銜的FAST銀道面脈衝星巡天團隊，利用FAST發現了雙中子星系統PSR J1856-0039。其軌道周期只有2.36小時，是已知雙中子星系統中第二短的軌道周期。更特別的是，它的總質量只有2.488倍太陽質量，刷新了人類已知雙中子星的質量下限。

「在這個雙中子星系統中，可見脈衝星的質量約為1.3倍太陽質量，伴星中子星的質量約為1.19倍太陽質量。這顆伴星也是全球已知最輕的中子星之一，幾乎輕到了理論允許的極限，為研究超新星爆發機制提供了關鍵線索。」韓金林介紹。

軌道越短，兩顆星靠得越近，引力越強。在強大的引力環境裡，研究團隊觀測到多項廣義相對論預測的現象：橢圓軌道會像花瓣一樣緩慢旋轉，光會被引力拉得變紅，時間會走得更慢，系統還會因為發出引力波而損失能量，軌道周期一點點縮短。科學家推算，這對中子星將在約8200萬年後併合，最終大概率形成一顆更大質量的中子星。這對於弄清中子星內部到底是什麼狀態、理解宇宙重元素從哪來，有重要意義。

更值得期待的是，這個系統軌道傾角小、周期短，為探測「參考系拖拽」效應提供了絕佳條件。「通俗說，就是中子星自轉時會『攪動』周圍的時空。目前已知的雙中子星系統中，僅有一兩例有希望探測到這種效應。」韓金林表示，後續隨着FAST持續高精度觀測，有望測出中子星轉動的慣性有多大，並揭示中子星內部物質分布和時空引力奧秘。