Riassunto:
Recentemente, basandosi sull'altissima sensibilità di rilevamento di China Sky Eye FAST, il team FAST di indagine sulle pulsar del piano galattico guidato dal ricercatore Han Jinlin dell'Osservatorio Astronomico Nazionale ha fatto un'importante scoperta e ha catturato un sistema di stelle di neutroni doppie PSRJ1856-0039 in un'orbita ristretta. Questo sistema è un sistema binario di stelle di neutroni con un periodo orbitale estremamente breve e la massa totale più leggera attualmente conosciuta. I risultati di molteplici osservazioni hanno verificato accuratamente la teoria generale della relatività, fornendo un nuovo obiettivo chiave per esplorare l’astrofisica estrema, la natura della gravità e l’origine degli elementi nell’universo. I risultati della ricerca rilevanti sono stati pubblicati su Physical Review Letters (PRL) il 15 settembre 2026 e sono stati selezionati dall’editore della rivista come risultato di una raccomandazione chiave.
Le stelle di neutroni sono resti di corpi celesti estremamente densi formatisi dopo la morte e il collasso di stelle massicce. Funzionano con regole precise e stabili e sono conosciuti come "l'orologio di precisione dell'universo". Il sistema binario di stelle di neutroni è costituito da due stelle di neutroni che orbitano l'una attorno all'altra. È un sistema di corpi celesti speciale estremamente raro nell'universo. Finora sono stati scoperti solo 30 casi dall’uomo. Questo tipo di sistema celeste si è formato dopo due esplosioni di supernova e in futuro si fonderà e si evolverà attraverso la radiazione delle onde gravitazionali. È un'importante fonte di nascita di elementi pesanti come l'oro e il platino nell'universo. È anche un laboratorio naturale ideale per studiare gli stati della materia ad altissima densità, testare la relatività generale e analizzare il meccanismo delle esplosioni di supernova. Tra queste, le stelle doppie di neutroni di breve periodo hanno effetti relativistici più forti e tempi di fusione più brevi e hanno un valore di ricerca scientifica particolarmente eccezionale. Sono sempre stati l’obiettivo scientifico centrale delle indagini sulle pulsar da parte dei radiotelescopi internazionali su larga scala.
Essendo il radiotelescopio ad apertura singola più sensibile al mondo, FAST è dotato di un ricevitore di raffreddamento a 19 raggi in banda L ad alte prestazioni e ha capacità di rilevamento delle pulsar estremamente potenti. In questo studio, il team si è affidato a una modalità di osservazione istantanea sviluppata autonomamente per effettuare una ricerca sistematica su larga scala delle pulsar del piano galattico e finora ha scoperto con successo circa 900 nuove pulsar. Attraverso precise osservazioni di follow-up continuo, il team ha identificato molti casi di sistemi celesti speciali e PSRJ1856-0039 è stata una delle scoperte rivoluzionarie.
I dati di osservazione mostrano che il periodo orbitale di questo sistema binario di stelle di neutroni è di sole 2,36 ore, classificandosi al secondo posto tra i sistemi binari di stelle di neutroni conosciuti. Il periodo orbitale estremamente breve significa che la distanza tra le due stelle di neutroni è estremamente piccola e le orbite delle stelle binarie che orbitano l'una attorno all'altra sono estremamente dense. È uno dei sistemi binari di stelle di neutroni con gli effetti relativistici più significativi attualmente conosciuti. Allo stesso tempo, questo sistema ha rinfrescato il limite inferiore della massa delle stelle doppie di neutroni conosciuta dall'umanità. La massa complessiva è solo 2.488 volte la massa del Sole, rendendola la combinazione di stelle doppie di neutroni più leggera mai scoperta. Tra questi, la massa della pulsar visibile è circa 1,30 volte la massa del Sole, e la massa della stella di neutroni compagna è circa 1,19 volte la massa del Sole. Questa stella compagna si colloca tra le stelle di neutroni più leggere conosciute al mondo, avvicinandosi al limite di massa teorico inferiore delle stelle di neutroni, fornendo forti vincoli per l’analisi precisa del meccanismo fisico delle esplosioni di supernova.
Grazie all'orbita estremamente densa, il sistema ha un ambiente gravitazionale estremamente forte e il gruppo di ricerca ha osservato con successo una serie di chiari effetti relativistici. Hanno rilevato con precisione la precessione del periapsi dell’orbita ellittica, lo spostamento verso il rosso della frequenza dei fotoni causato dal forte campo gravitazionale, l’effetto di dilatazione del tempo causato dal movimento ad alta velocità, nonché la perdita di energia del sistema dovuta alla continua radiazione di onde gravitazionali e al lento decadimento del periodo orbitale. I calcoli dei dati mostrano che il rapporto tra il valore di attenuazione del periodo orbitale misurato questa volta e il valore previsto dalla relatività generale è 1,009±0,014, confermando la correttezza della relatività generale.
Secondo il modello di deduzione del team, il sistema si fonderà tra circa 82 milioni di anni e alla fine formerà con un'alta probabilità una stella di neutroni più massiccia. Questo speciale percorso evolutivo gioca un ruolo importante nel risolvere il problema dell'equazione di stato all'interno della stella di neutroni e nell'esplorare l'origine degli elementi pesanti come l'oro e il platino nell'universo.
Il sistema ha anche la capacità di compiere ulteriori progressi scientifici. La sua inclinazione orbitale estremamente ridotta e il periodo orbitale estremamente breve creano condizioni eccellenti per rilevare l'effetto di trascinamento del sistema di riferimento prodotto quando la pulsar ruota. Attualmente, solo uno o due esempi di sistemi binari di stelle di neutroni hanno il potenziale per rilevare questo effetto. L'effetto di trascinamento del sistema di riferimento è direttamente correlato all'inerzia rotazionale della stella di neutroni. Successivamente, basandosi sulle continue osservazioni ad alta precisione di FAST, si prevede di misurare accuratamente l'inerzia rotazionale della stella di neutroni. In combinazione con i dati sulla massa delle stelle di neutroni accuratamente misurati, l’osservazione e la ricerca a lungo termine possono fornire vincoli chiave per questioni scientifiche all’avanguardia come rivelare lo stato materiale interno delle stelle di neutroni ed esplorare le caratteristiche di base della gravità spazio-temporale.
Questa ricerca è supportata da importanti progetti di ricerca e sviluppo del Ministero della Scienza e della Tecnologia e da progetti di istituzionalizzazione dell'Accademia cinese delle Scienze. Per saperne di più sul progetto "FAST Galactic Plane Pulsar Survey" e sui relativi dati, visitare il sito web del progetto: http://zmtt.bao.ac.cn/GPPS/.
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