中国科学院国家天文台9月16日发布消息，利用“中国天眼”（500米口径球面射电望远镜，简称FAST）的超高探测灵敏度，韩金林研究员领导的FAST银道面脉冲星巡天团队发现了一颗轨道周期极短、总质量最轻的双中子星系统PSR J1856-0039。这项重要发现的相关研究论文已在国际专业学术期刊《物理评论快报》发表，并被编辑推荐为重点成果。
中子星是大质量恒星死亡后形成的极致密天体残骸，运转规律稳定，被称为“宇宙精密时钟”。双中子星系统由两颗中子星相互绕转构成，目前人类仅发现了约30例。这类系统经历两次超新星爆发形成，未来将通过引力波辐射并合演化，是宇宙中重元素如金、铂的重要来源，也是研究极端高密度物态、检验广义相对论和解析超新星爆发机制的理想实验室。其中，短周期双中子星因相对论效应更强、并合时间更短而具有特别高的科研价值。
“中国天眼”作为全球灵敏度最高的单口径射电望远镜，配备了高性能L波段19波束制冷接收机，具备强大的脉冲星探测能力。此次研究中，团队采用自主研发的快照观测模式，开展大规模银道面脉冲星搜寻，迄今已发现约900颗新脉冲星。在后续精准观测中，他们甄别出多个特殊天体系统，其中包括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排名第二短。这意味着两颗中子星间距极小，表现出显著的相对论效应。此外，该系统的总质量为2.488倍太阳质量，刷新了已知双中子星的质量下限。可见脉冲星质量约为1.30倍太阳质量，伴星中子星的质量约为1.19倍太阳质量，后者接近中子星理论质量下限，对解析超新星爆发机制提供了有力限制。
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、强引力场引发的光子频率红移、高速运动产生的时间膨胀效应，以及系统因持续辐射引力波导致的能量损耗和轨道周期衰减。数据测算显示，测得的轨道周期衰减数值与广义相对论预测值非常吻合，证实了广义相对论的正确性。
据模型推演，该系统将在约8200万年后发生并合，最终可能形成一颗更大质量的中子星。这一特殊演化路径有助于破解中子星内部物态方程难题，并探究宇宙中重元素的起源奥秘。最新发现的双中子星系统还具备后续科学突破潜力，其极小的轨道倾角和极短的轨道周期为探测脉冲星自转时产生的参考系拖拽效应创造了理想条件。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条件。
