科技日報(bào)記者 張夢然

劉慈欣的科幻小說《三體》中，一個擁有三顆恒星的行星系統(tǒng)因其不可預(yù)測性而讓人印象深刻。現(xiàn)實(shí)中，三體星系確實(shí)以復(fù)雜著稱，但天文學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)了一個更為奇妙的“升級版”——在一個僅太陽系大小的空間內(nèi)，4顆恒星正在上演一場遠(yuǎn)比三體系統(tǒng)還復(fù)雜的引力之舞。

包括匈牙利塞格德大學(xué)在內(nèi)的國際天文團(tuán)隊(duì)，通過分析美國國家航空航天局的“凌日系外行星巡天衛(wèi)星”長達(dá)數(shù)年的觀測數(shù)據(jù)，并結(jié)合多個大型地面望遠(yuǎn)鏡的譜學(xué)觀測，最終確認(rèn)了這個被命名為TIC 120362137的極緊湊“3+1”恒星系統(tǒng)。這是目前已知最極端的“3+1”型層級結(jié)構(gòu)范例，其復(fù)雜程度超越了經(jīng)典的三體問題。

如果說三體系統(tǒng)已是引力難題，那么這個“3+1”恒星系統(tǒng)則構(gòu)成了一個真正的宇宙引力迷宮。該系統(tǒng)呈現(xiàn)出清晰的層級結(jié)構(gòu)：三顆恒星在中心形成一個緊密耦合的內(nèi)核，像一組快速旋轉(zhuǎn)的啞鈴；而第四顆恒星則在相當(dāng)于木星軌道的距離上，環(huán)繞著這個三體核心運(yùn)行。這種“系統(tǒng)之中有系統(tǒng)”的嵌套結(jié)構(gòu)，其動力學(xué)穩(wěn)定性與演化路徑，對現(xiàn)有天體力學(xué)模型提出了更高維度的挑戰(zhàn)。

更令人驚嘆的是其極端的空間效率。這4顆恒星——包括3顆比太陽更熱、質(zhì)量更大的內(nèi)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(dāng)于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(wěn)定，需要極為精確的軌道參數(shù)和特殊的形成歷史。科學(xué)家通過數(shù)值模擬推演發(fā)現(xiàn)，這個系統(tǒng)可能已穩(wěn)定存在了數(shù)十億年，并預(yù)測其最終可能在約94億年后，通過引力輻射導(dǎo)致的軌道衰減，合并成一對白矮星。

這一發(fā)現(xiàn)彌足珍貴，因?yàn)槠洳粌H罕見，更是一個天然的引力實(shí)驗(yàn)室。這個真實(shí)的四星系統(tǒng)為科學(xué)家檢驗(yàn)廣義相對論效應(yīng)、恒星形成理論以及多體系統(tǒng)動力學(xué)穩(wěn)定性提供了絕佳樣本。它的存在揭示了在致密的原恒星云中，恒星能夠通過復(fù)雜的引力相互作用形成如此精細(xì)的層級結(jié)構(gòu)，并維持漫長的時(shí)間。

“3+1”恒星系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)，也將我們對多星系統(tǒng)復(fù)雜性的認(rèn)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(jié)構(gòu)，也讓我們更加期待，未來更強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡是否會揭示出更復(fù)雜的“宇宙院落”，進(jìn)一步展現(xiàn)引力在宇宙尺度上編織結(jié)構(gòu)的非凡能力。