中國科學院國家天文台研究團隊利用「中國天眼」FAST 射電望遠鏡，確認一個由脈衝星、白矮星及類太陽恆星組成的罕見三體系統。第三顆恆星每 73.5 年環繞另外兩顆天體一圈，其引力亦解釋了脈衝星早前出現的異常減速現象。研究人員推測，這 3 顆天體原本是同時誕生的恆星，當中一顆至今仍處於正常恆星演化階段，屬首個確認具有這種組合的原生脈衝星三體系統。相關研究已獲《天體物理學雜誌快報》（The Astrophysical Journal Letters）接納，並於 10 月 9 日獲中國官方媒體報道。
脈衝星每 3.2 毫秒自轉一圈 第三顆恆星軌道周期達 73.5 年
這顆編號 PSR J0435+3233 的脈衝星於 2020 年由 FAST 發現，自轉一圈只需 3.2 毫秒。研究人員最初確認它與一顆白矮星組成雙星系統，每隔約 8 天環繞共同質心運行一圈。
國家天文台韓金林研究員等科研人員，其後結合 FAST 射電觀測、Fermi 太空望遠鏡伽馬射線數據，以及 Gaia 等光學及紅外線觀測資料，確認系統還有第三顆恆星。這顆質量接近太陽的恆星沿橢圓軌道運行，軌道周期約 73.5 年，偏心率約 0.598。
| 三體成員 | 主要特徵 |
|---|---|
| 脈衝星 | 每 3.2 毫秒自轉一圈，與白矮星組成內層雙星 |
| 白矮星 | 氦白矮星，與脈衝星每約 8 天互相繞轉 |
| 類太陽恆星 | 質量約為太陽 1 倍，每 73.5 年環繞內層雙星一圈 |
研究團隊重新分析 FAST 過去約 5 年的觀測資料，並利用 Fermi 累積約 16.7 年的伽馬射線數據建立軌道模型。論文記錄了 179 場 FAST 觀測，計時數據表則列出 192 筆脈衝到達時間測量結果。
原以為脈衝星異常減速 第三顆恆星揭開謎底
今年 4 月發表於《自然・天文學》的研究曾指出，PSR J0435+3233 的表觀自轉減速率比一般毫秒脈衝星高約 100 倍，似乎難以用傳統中子星演化理論解釋。
最新三體模型指出，異常數據主要受到第三顆恆星的引力影響。整個系統沿軌道運動時，脈衝星相對地球的速度不斷變化，令接收到的脈衝頻率出現偏移，看起來就像脈衝星正在快速減速。
另一個由國際科研人員組成的獨立團隊亦於今年 7 月發表預印本，得出相近結論，認為脈衝星本身的實際減速率至少比表觀測量低兩個數量級。這亦令早前對其特殊形成機制的推論需要重新評估。
3 顆恆星可能一同誕生 有望研究三體引力
研究團隊根據恒星演化模型推測，這個系統可能由同一氣體雲團中的 3 顆恆星形成。最初質量最大的恆星經歷超新星爆炸，最終留下中子星；另一顆演化成白矮星；質量最小、距離另外兩顆較遠的恆星則保留至今。
論文以最初約 20 倍、2 倍及 1 倍太陽質量的恆星作為可能形成情境，但這些初始質量屬理論模型假設，並非直接觀測結果。
研究人員預計，第三顆恆星在未來漫長演化後亦會變成白矮星，令系統最終由一顆中子星及兩顆白矮星組成。
在此之前，天文學家已確認脈衝星 PSR J0337+1715 與兩顆白矮星組成的三體系統。這次發現特別之處，是第三顆伴星仍處於普通恆星演化階段，讓科學家有機會觀察不同演化時期天體之間的引力影響。
研究團隊認為，持續觀察這個系統的軌道變化，有望進一步研究三星系統的演化過程，並為檢驗廣義相對論中的強等效原理提供新數據。不過，目前兩組研究對第三顆恆星的具體分類及部分軌道參數仍有不同推算，需要後續觀測確認。
資料來源：國家天文台研究論文、國際團隊獨立研究、Nature Astronomy
