昊梵体育网

世界首例,中国天眼发现了一组正在演化的“三体”

2020年6月8日夜里,贵州平塘的大窝凼安静得能听见风穿过钢索的声音。
一口直径500米的银色大锅嵌在群山之间,锅面上方140米的空中,30吨重的馈源舱被6根钢索吊着,正缓缓转向。巡天程序自己跑着,在数据里留下一个编号,J0435+3233。
那是一颗脉冲星。大质量恒星炸掉之后剩下的残骸,一勺就有几亿吨重,自转起来像灯塔一样往外扫射电波。这颗转得极快,一圈只要3.2毫秒。换算下来,每秒312圈。
天文界管脉冲星叫宇宙时钟,节拍稳到可以拿来给整个宇宙对表。
可接下来的5年,中国的观测团队盯着这块表,越看越不对。它每年慢1纳秒。
1纳秒是10亿分之一秒,搁在生活里什么都不是。但这颗星变慢的幅度,比同类脉冲星高出两个量级。主持这项研究的韩金林研究员打了个比方,就像一块本该极准的表,突然越走越慢,而且慢得离谱。
10月9日,谜底公开。转的其实不是1颗星,是3颗星在互相拉拽。这是人类发现的首例仍在演化阶段的原生三体系统,也是第二例被确认的脉冲星三体,成果登在《天体物理学杂志快报》上。
图1|夕阳下,群山环抱中的“中国天眼”。
一口锅,安在挑出来的洼地里先回到1993年。国际无线电科学联盟大会上,各国天文学家倡议造新一代更灵敏的射电望远镜。那一年,中国最大的射电望远镜口径不到30米。
时任北京天文台副台长的南仁东带回了一个想法,利用贵州的喀斯特洼地,造一台500米口径的球面射电望远镜。1994年,构想正式提出。
真正难的是选址。此后12年,他带着团队揣着馒头、拄着竹竿,拿着300多幅卫星遥感图,在贵州的深山里比对过1000多个洼地,最后选中平塘县大窝凼。这里的地形是天然漏斗,土石方开挖量能压到最低;四周峰丛耸立,正好挡住现代社会的无线电杂波;喀斯特地下暗河发育得好,暴雨排洪不用另想办法。
2011年3月25日开工,2016年9月25日落成,2020年1月通过国家验收。
这台望远镜有30个足球场那么大,反射面由4450块三角形面板拼成。观测的时候,2225个促动器牵拉钢索网,让锅面实时变形,在500米的球面上顶出一面口径300米、精度控制在毫米级的瞬时抛物面。头顶上那只馈源舱重30吨,靠6根钢索吊在空中,位置误差不超过5毫米。
图2|从空中俯瞰,4450块三角形面板拼出巨大的锅面。
这些数字背后是一段很硬的攻关。钢索要在球面和抛物面之间反复变位,一个生命周期里得弯折200万次,当时全世界没有哪个国家生产这种级别的钢丝绳。索网系统负责人姜鹏带着团队耗了近2年,经历近百次失败,做出在500兆帕应力幅下能弯200万次的成品钢索,疲劳性能是传统标准的2.5倍,顺带催生了12项自主创新专利。
国产化也没停步。馈源舱用的钢丝绳过去长期依赖进口,团队自主研发3年,2026年6月正式投用,性能对标国际顶尖水平,成本降了近一半。2225台反射面促动器全部实现国产化,适配贵州山区潮湿多雾的环境。国产微波测距系统替换掉进口设备,成本减半,还能全天候高精度观测。
那1纳秒,是被谁拽下去的2020年发现J0435+3233之后,中国科学院新疆天文台的后随观测团队接了下来。整整5年,192次测量,一次一次往上加。
数据里躺着两件事。第一,这颗脉冲星和一颗白矮星在互相绕转,8天一圈,轨道接近正圆。第二,它的自转周期每年增加1纳秒,幅度比同类脉冲星高两个量级。
双星系统在宇宙里并不罕见,好解释。难解释的是第二件,脉冲星这种宇宙时钟,本来就该稳得没脾气。
2026年4月,这一阶段的成果发表在《自然·天文》上。问题被摆到了台面上,一定还有什么东西,在拽着这颗星。
破案的,不只有中国天眼韩金林联合国内5家科研单位,换了个思路,不只盯着射电波段。
他们把中国天眼的射电数据,跟欧洲Gaia卫星、2MASS、PanSTARRS的红外和光学档案数据拼在一起,又叠上费米卫星18年累积下来的160个有效伽马光子。160个光子听着不多,这是18年的全部存量,平均每个月只能捞到1个。
3路数据一对,伴星浮了出来。那是一颗类太阳恒星,质量跟太阳几乎一样,以73.5年为周期、偏心率0.6的偏心轨道,绕着脉冲星和白矮星组成的双星系统转。拽住这块宇宙时钟、让它越走越慢的,就是它。
图3|维护人员在巨大的反射面板上作业。
三兄弟,来自同一片云这3颗星不是后来凑到一起的。按恒星演化理论推断,它们出自同一片云团,是原生三胞胎。
老大刚形成时质量大约20个太阳,早就炸了,留下的残骸就是今天这颗脉冲星。老二初始质量有数个太阳,也走到了终点,成了一颗白矮星。老三最轻,只有1个太阳质量,也正因为离两位哥哥够远,没被早期那次超新星爆炸波及,到现在还稳稳地活着,正常演化。
图4|工作人员在直径13米的馈源舱内检修设备。
在它之前,人类确认过的脉冲星三星系统只有1个,由1颗脉冲星和2颗白矮星组成,3颗星都已经走到演化终点。这一次第三颗星还活着,稀罕就稀罕在这儿。再过漫长的年月,老三也会熄灭,这个系统终将变成1颗脉冲星加2颗白矮星,然后长期稳定下去。
同一个月,德国、荷兰、法国、英国的科学家组成欧洲团队,独立分析类似数据,得出一致的结论。中国团队把3颗星之间的引力作用和相对论效应都算了进去,定出来的轨道参数精度比欧洲团队好1个量级,还借助中国天眼和费米卫星的数据精确测定了3颗天体的质量。
一只眼,要变成一群眼对一台设计寿命不少于30年的大科学装置来说,10岁正当打。
落成这10年,中国天眼发现的脉冲星超过1300颗,比同期全世界其他射电望远镜加起来还多。基于它的数据,科研人员在《科学》《自然》主刊发表论文13篇,相关成果2次入选《科学》评选的十大科学突破,1次入选《自然》的十大科学发现,10次入选中国科学十大进展。2026年7月8日,FAST项目拿到2025年度国家科学技术进步奖一等奖。从2021年3月31日起,它就向全球科学家开放了观测申请。
图5|霞光与月光下的“中国天眼”。
下一步是二期。按规划,要在30公里半径内建数十台40米口径天线,跟中国天眼组成综合孔径阵列。全部建成后,整体分辨率提升约200倍,灵敏度再提升约2倍。眼下4台试验样机已经开建,其中2台建成并与主望远镜完成联合观测,捕捉到清晰的干涉条纹。总工程师姜鹏打过一个比方,单靠中国天眼看宇宙,像用粗铅笔勾勒天体轮廓;组阵以后,就像换上了高分辨率数码相机。
20多年前,南仁东在深山里挑洼地的时候,写下过一首小诗。美丽的宇宙太空,以它的神秘和绚丽,召唤我们踏过平庸,进入它无垠的广袤。
大窝凼那口锅还开着,钢索还在动。编号J0435+3233的信号,已经带着两个兄弟的名字,被写进了天文学教科书。