来源:光明日报

科幻作品中的“三体”世界,如今在宇宙中找到了真实样本。记者从中国科学院国家天文台获悉,中欧科学家独立证实,中国天眼FAST发现的脉冲星J0435+3233,是一个仍在演化中的原生三体系统。这是人类确认的第二例脉冲星三体系统,也是首例尚在演化阶段的原生三体系统。相关成果日前发表于《天体物理学杂志快报》。

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三体系统,简单说就是三颗恒星靠引力相互绕转。此次发现的系统中,一颗是脉冲星,一颗是白矮星,另一颗是仍在演化的类太阳恒星。脉冲星像宇宙中的“灯塔”,是恒星爆炸后留下的致密天体;白矮星也是恒星死亡后的残骸;类太阳恒星则和太阳质量差不多,仍在正常燃烧。

中国天眼FAST建成以来已发现超过1000颗脉冲星。此次发现的脉冲星J0435+3233,最早于2020年6月8日由中国科学院国家天文台漂移扫描巡天团队通过FAST观测发现,自转周期仅3.2毫秒。新疆天文台后随观测团队利用FAST持续监测5年,获得192次测量结果,发现它与一颗白矮星以8天为周期、沿圆形轨道相互绕转。研究人员还发现,这颗脉冲星的自转周期每年增加1纳秒,变化速度比同类脉冲星高约100倍。这一阶段成果已于2026年4月刊发于《自然·天文》。

随后,国家天文台韩金林研究员联合国内五家科研单位,分析FAST射电数据,以及盖亚卫星、2MASS、PanSTARRS的红外和光学档案数据,并结合费米卫星18年积累的160个有效伽马光子数据,锁定了脉冲星的光学伴星。这颗伴星是一颗仍在演化阶段的类太阳恒星,质量与太阳几乎相同,以73.5年为周期、偏心率0.6的偏心轨道,环绕脉冲星-白矮星双星系统运行。正是它,导致脉冲星自转周期出现异常增大。

为什么叫“原生”?因为这三星很可能诞生于同一片星际云,像“三胞胎”。其中“老大”最初质量约为太阳的20倍,已结束一生,留下脉冲星;“老二”最初质量是太阳的数倍,也已死亡,成为白矮星;“老三”质量约等于太阳,离另外两颗较远,没有受到早期超新星爆炸影响,目前仍处于平稳演化阶段。未来它也会死亡,这个三体系统将变成一颗脉冲星和两颗白矮星组成的稳定系统。

此前,除脉冲星的行星系统外,人类唯一确认的脉冲星三星系统由美国团队利用GBT巡天发现,由一颗脉冲星和两颗白矮星构成,三颗星都已走到演化终点。此次发现的首例仍在演化阶段的原生三体系统,可通过射电、光学、伽马射线等多种手段研究,是检验强等效原理等基础引力理论、研究三星系统演化的珍贵“宇宙实验室”。

德国、荷兰、法国、英国科学家组成的欧洲团队也独立分析类似档案数据,得到同样结论。中国团队考虑了三星之间的引力作用和多种相对论效应,确定的三星绕转几何构型和轨道参数精度比欧洲团队高一个量级,并结合FAST射电数据和费米卫星数据,精确测定了三颗天体的质量。这项成果是中外多个团队接力探索、多波段观测数据融合的标志性成果,体现了开放共享、协同攻坚的探索精神。

来源:光明日报全媒体记者崔兴毅