依托中国天眼FAST极致的探测灵敏度,国内科研团队在银道面脉冲星巡天工作中斩获重大天文发现,成功捕获一枚特质独特的紧致轨道双中子星系统PSRJ1856-0039。该天体系统凭借极短轨道周期、人类已知最轻总质量的核心特质,成为验证广义相对论、探索极端天体物理与宇宙重元素起源的全新关键样本,相关研究成果于2026年9月15日刊发于国际权威期刊《物理评论快报》,并被列为期刊重点推介科研成果。

中子星是大质量恒星终结后坍缩形成的超高密度致密天体,运行状态稳定、运转规律精准,被科学界誉为“宇宙精密时钟”。由两颗中子星相互环绕构成的双中子星系统,是宇宙中极为稀缺的特殊天体组合,目前人类探明的同类系统仅30例。这类天体诞生于两次超新星爆发,后续会通过引力波辐射持续演化并最终并合,是宇宙中金、铂等珍贵重元素的核心诞生源头。

与此同时,双中子星系统是研究极端高密度物质状态、检验引力物理理论、解析超新星爆发机制的天然科研实验室。其中,短周期双中子星系统的相对论效应更突出、天体并合演化周期更短,蕴藏的科研价值极高,始终是全球大型射电望远镜脉冲星巡天观测的核心攻坚目标。

作为全球灵敏度最高的单口径射电望远镜,FAST搭载高性能L波段19波束制冷接收机,拥有远超同类设备的脉冲星探测能力。本次研究中,科研团队依托自主研发的快照观测模式,开展系统性、大规模银道面脉冲星搜寻工作,迄今为止已累计发现约900颗全新脉冲星。通过后续高精度、持续性的跟踪观测,团队从海量样本中甄别出多例特殊天体系统,本次发现的PSRJ1856-0039正是最具突破性的科研成果。

观测数据清晰展现了该双中子星系统的独特优势。其轨道周期仅2.36小时,在人类已知双中子星系统中轨道周期长度位列全球第二短,极致紧凑的运行轨道让两颗中子星间距极小,使其成为相对论效应表现最显著的双中子星系统之一。更具突破意义的是,该系统刷新了人类已知双中子星质量下限,总质量仅为2.488倍太阳质量,是目前人类发现的总质量最轻的双中子星组合。

具体质量数据显示,系统中可见脉冲星质量约1.30倍太阳质量,其伴星中子星质量约1.19倍太阳质量。这一伴星成功跻身全球已知最轻中子星行列,无限逼近中子星理论质量下限,为科学界精准拆解超新星爆发的物理机制、厘清天体演化核心规律,提供了关键的数据支撑与研究约束条件。

极致致密的轨道结构,为该系统营造出极端强引力环境,让科研团队得以清晰捕捉到多项典型且精准的相对论效应。研究过程中,团队成功观测到椭圆轨道近星点进动、强引力场引发的光子频率红移、高速天体运动产生的时间膨胀效应,以及引力波辐射导致的系统能量损耗、轨道周期缓慢衰减等核心物理特征。

精准的数据测算结果印证了经典物理理论的准确性,本次测得的轨道周期衰减数值与广义相对论预测值之比为1.009±0.014,以高精度观测数据有力证实了广义相对论的正确性,为引力基础理论研究补充了全新的实测依据。

科研团队通过模型推演预判,这一特殊双中子星系统将在约8200万年后发生并合,最终大概率演化形成一颗更大质量的中子星。区别于已知多数双中子星系统,该天体的独特演化路径,为人类破解中子星内部物态方程难题、探索宇宙重元素起源的核心奥秘,开辟了全新的研究方向。

除了现有突破性成果外,该系统还具备极强的后续科研潜力。其极小的轨道倾角搭配极短的轨道周期,创造了探测脉冲星自转参考系拖拽效应的绝佳条件,目前全球仅有一两例双中子星系统具备同类观测潜力。参考系拖拽效应与中子星转动惯量直接关联,后续依托FAST开展长期、高精度的持续观测,科研团队有望精准测算出中子星转动惯量。

结合已精准测定的中子星质量数据,长期系统性观测研究,将为人类揭示中子星内部物质真实状态、探索时空引力基本特性等前沿基础科学问题,提供不可或缺的约束条件,持续推动极端天体物理、引力物理领域的科研突破。本次重大发现,是国内天文观测技术与科研创新能力的集中体现,相关研究工作获得科技部重点研发项目、中国科学院建制化项目的专项支持。