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“3+1”恆星系統結構比三體星系更復雜

2026年03月04日08:40 | 來源:科技日報222
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劉慈欣的科幻小說《三體》中,一個擁有三顆恆星的行星系統因其不可預測性而讓人印象深刻。現實中,三體星系確實以復雜著稱,但天文學家最近發現了一個更為奇妙的“升級版”——在一個僅太陽系大小的空間內,4顆恆星正在上演一場遠比三體系統還復雜的引力之舞。

包括匈牙利塞格德大學在內的國際天文團隊,通過分析美國國家航空航天局的“凌日系外行星巡天衛星”長達數年的觀測數據,並結合多個大型地面望遠鏡的譜學觀測,最終確認了這個被命名為TIC 120362137的極緊湊“3+1”恆星系統。這是目前已知最極端的“3+1”型層級結構范例,其復雜程度超越了經典的三體問題。

如果說三體系統已是引力難題,那麼這個“3+1”恆星系統則構成了一個真正的宇宙引力迷宮。該系統呈現出清晰的層級結構:三顆恆星在中心形成一個緊密耦合的內核,像一組快速旋轉的啞鈴﹔而第四顆恆星則在相當於木星軌道的距離上,環繞著這個三體核心運行。這種“系統之中有系統”的嵌套結構,其動力學穩定性與演化路徑,對現有天體力學模型提出了更高維度的挑戰。

更令人驚嘆的是其極端的空間效率。這4顆恆星——包括3顆比太陽更熱、質量更大的內核星和一顆類太陽的外圍星,它們共享的空間范圍,僅僅相當於我們太陽系中從太陽到木星的距離。在如此局促的“宇宙院落”中維持長期穩定,需要極為精確的軌道參數和特殊的形成歷史。科學家通過數值模擬推演發現,這個系統可能已穩定存在了數十億年,並預測其最終可能在約94億年后,通過引力輻射導致的軌道衰減,合並成一對白矮星。

這一發現彌足珍貴,因為其不僅罕見,更是一個天然的引力實驗室。這個真實的四星系統為科學家檢驗廣義相對論效應、恆星形成理論以及多體系統動力學穩定性提供了絕佳樣本。它的存在揭示了在致密的原恆星雲中,恆星能夠通過復雜的引力相互作用形成如此精細的層級結構,並維持漫長的時間。

“3+1”恆星系統的發現,也將我們對多星系統復雜性的認知推向了新的邊界。它暗示著宇宙中可能存在著比我們想象中更為精巧的引力結構,也讓我們更加期待,未來更強大的望遠鏡是否會揭示出更復雜的“宇宙院落”,進一步展現引力在宇宙尺度上編織結構的非凡能力。(記者 張夢然)

(責編:郝孟佳、孫競)

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