Natuklasan ng FAST ang pambihirang sistemang may tatlong bituin at isang bituing patuloy pang nagbabago

Ipinapaliwanag ng ikatlong bituin ang di-pangkaraniwang orasan ng pulsar

Isang pulsar na umiikot nang humigit-kumulang 312 beses bawat segundo, isang puting duwende na umiikot dito tuwing walong araw, at isang bituing halos kasinlaki ng Araw na may 73.5 taong orbit ang bumubuo sa napakabihirang trio ng mga bituin. Malayang natukoy ng mga astronomong Tsino at Europeo ang sistemang ito sa paligid ng PSR J0435+3233, na nagpapakita na ang tila di-pangkaraniwang pagbabago sa pag-ikot ng pulsar ay pangunahing bunga ng grabidad ng isang malayong kasama nito.

Inanunsyo ng National Astronomical Observatories ng Chinese Academy of Sciences ang mga natuklasan noong Oktubre 9, 2026, kasabay ng paglalathala ng pag-aaral sa The Astrophysical Journal Letters. Inilalarawan ng anunsiyo ng pagtuklas ang bagay bilang ikalawang kumpirmadong sistema ng pulsar na may dalawang kasama sa mga bituin, at unang kumpirmadong primordial na halimbawa na may kasamang nagpapatuloy pa sa karaniwang ebolusyon ng bituin.

Mahalaga ang pagkakaibang iyon. Ang dati nang kilalang kahalintulad na sistema, ang PSR J0337+1715, ay binubuo ng pulsar at dalawang puting duwende. Sa J0435+3233, hindi pa nagiging siksik na labi ng bituin ang panlabas na kasama. Tinutukoy ito ng mga mananaliksik bilang subgiant na uri G, isang bituing kapareho ng Araw ang temperatura at nagsimula nang lumampas sa pangunahing yugto ng pagsasanib ng hydrogen nito.

Binabago rin ng tuklas ang paraan ng pagbibigay-kahulugan ng mga astronomo sa tiyempo ng pulsar. Tumataas nang humigit-kumulang isang nanosegundo bawat taon ang nasukat na panahon ng pag-ikot nito, mga 100 ulit ng antas na nakikita sa mga kahalintulad na milisecond na pulsar. Iniuugnay ng bagong pagsusuri ang di-pangkaraniwang nakitang pagbabago sa galaw na dulot ng panlabas na bituin, sa halip na ituring itong tuwirang sukat kung gaano kabilis bumabagal ang neutron star mismo.

Mula sa pagkakatuklas noong 2020 hanggang sa solusyon ng tatlong bituin

Unang natukoy ng Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope ng China, na kilala bilang FAST, ang J0435+3233 noong Hunyo 8, 2020, sa Commensal Radio Astronomy FAST Survey nito. Itinatag ng mga sumunod na pagmamasid na may malapit na kasama ang pulsar at nangangailangan ng mas kumpletong paliwanag ang asal ng tiyempo nito.

Umunlad ang pagsisiyasat sa loob ng ilang taon. Gumamit ang mga pangkat ng mga obserbasyon sa radyo at mga pampublikong arkibo ng astronomiya upang iugnay ang pulsar sa mga bagay na nakikita sa iba pang wavelength:

• Hunyo 8, 2020: Unang natukoy ng FAST ang PSR J0435+3233.
• Sa loob ng humigit-kumulang limang taon: Nakakuha ang pagsubaybay ng FAST ng 192 sukat ng pagdating ng pulso mula sa 179 sesyon ng pagmamasid.
• Abril 2026: Nailathala sa Nature Astronomy ang mga natuklasang tumukoy sa panloob na pares ng bituin at sa di-pangkaraniwang tiyempo nito.
• Oktubre 9, 2026: Inanunsyo ng National Astronomical Observatories ang mga natuklasan tungkol sa sistemang may tatlong bituin, na nailathala sa The Astrophysical Journal Letters.

Ang pagkakaiba ng 179 sesyon at 192 sukat ay sumasalamin sa paglalarawan ng papel-pananaliksik sa datos, hindi sa dalawang magkasalungat na bilang para sa iisang bagay. Saklaw ng pagsusuri sa tiyempo ng radyo ang humigit-kumulang 4.9 na taon.

Kabilang sa pagsisiyasat ng mga Tsino sina Zonglin Yang, Han Jinlin at mga kasamahan mula sa ilang institusyon. Malayang nakarating din sa parehong pangunahing konklusyon tungkol sa ikatlong bituin ang isang hiwalay na pangkat mula sa Europa, na binubuo ng mga siyentipiko mula sa Germany, Netherlands, France at United Kingdom.

Dalawang magkaibang-magkaibang orbit

Isang herarkikal na sistemang may tatlong bituin ang J0435+3233. Nangangahulugan ito na bumubuo ng medyo siksik na pares ang dalawang bagay habang umiikot sa pares na iyon ang ikatlong bagay mula sa mas malaking distansiya. Dito, ang mga panloob na bagay ay ang pulsar, isang neutron star na naiwan matapos gumuho ang isang dambuhalang bituin, at isang helium na puting duwende, ang siksik na labi ng isang di-gaanong kalakihang bituin.

Umiikot nang isang beses tuwing 3.20 milisegundo ang pulsar. Tumatagal nang 8.0 araw ang panloob nitong orbit at may eccentricity itong 0.00016, kaya halos pabilog ito. Inilalarawan ng eccentricity kung gaano kahaba o kapahaba ang isang orbit: bilog ang orbit kapag zero ito, samantalang lalong humahaba ang mga landas habang papalapit sa isa ang mga halagang ito.

Ibang-iba ang landas ng panlabas na bituin. May eccentricity na 0.598 ang orbit nito, ni-round off sa 0.6 sa anunsiyo ng obserbatoryo, at tumatagal nang 73.5 taon. Batay sa dalawang iniulat na panahon, kinukumpleto ng panlabas na bituin ang isang ikot sa halos panahong nakukumpleto ng panloob na pares ang 3,350 ikot.

Nakatagilid din ang mga orbit sa isa't isa. Pinapahintulutan ng pagsusuri ang dalawang heometriya: ang isa ay may magkaparehong pagkakiling na humigit-kumulang 85 digri, at ang isa naman ay humigit-kumulang 54 digri. Halos magkatuwid ang mga orbit sa unang posibilidad. Itinuturing ng mga mananaliksik na maaaring manatiling matatag nang mahabang panahon ang pagkakaayos na malawak ang pagitan, sa kabila ng patuloy na interaksiyong grabitasyonal ng tatlong bagay.

Bakit nakalilinlang ang tila pagbagal

Naglalabas ang mga pulsar ng sinag na tumatawid sa Daigdig habang umiikot ang mga ito, kaya nagkakaroon ng mga pulso sa regular na pagitan. Sinusukat ng mga astronomo ang oras ng pagdating ng mga ito upang subaybayan ang pag-ikot at galaw ng pulsar. Maaaring magpahiwatig ang pagbabago sa pagitan ng pulso ng tunay na pagbabago sa ikot ng bituin, ngunit maaari rin itong bunga ng pagbilis ng pulsar papalapit o papalayo sa Daigdig.

Sa sistemang ito, hinihila ng malayong bituin ang panloob na pares habang umiikot ang mga bagay sa iisang sentro ng masa. Binabago ng galaw na iyon ang napapansing pagitan ng mga pulso. Dapat ding makaapekto ang parehong pagbilis sa tila tiyempo ng panloob na orbit.

Nalaman ng mga mananaliksik na magkatugma nang humigit-kumulang 99% ang relatibong pagbabago sa dalas ng pag-ikot ng pulsar at sa dalas ng orbit ng panloob na pares. Sinusuportahan ng ganitong kalapit na pagtutugma ang iisang sanhi na grabitasyonal, sa halip na di-pangkaraniwang mabilis na likas na pagkawala ng enerhiya sa pag-ikot.

Iminungkahi sa mga naunang pagpapakahulugan sa tila pagbagal ang malakas na magnetic field o di-pangkaraniwang paraan ng pagkakabuo. Nililimitahan ng pagsusuri sa sistemang may tatlong bituin ang maaaring hinuha mula sa obserbasyong iyon lamang: sinasabi sa papel na hindi direktang masusukat ang likas na pagbagal ng pulsar dahil nagkakahalo ang epekto nito at ang galaw ng panlabas na orbit. Samakatuwid, hindi katumbas ng napatunayang likas na pagbagal na ganito kalaki ang nasukat na taunang pagtaas na isang nanosegundo.

Nakikitang kasama at kakaunting sinag gamma

Pinagsama ng pangkat ang mga obserbasyon ng FAST sa datos na optikal at infrared mula sa Gaia, Pan-STARRS at 2MASS, gayundin sa mga obserbasyon ng Fermi Gamma-ray Space Telescope. Dahil sa mga sukat na ito, naiuugnay ng mga mananaliksik ang isang di-nakikitang orasan sa radyo sa isang nakikitang kasama nitong bituin at sa isang pinagmumulan ng sinag gamma.

Ang katapat nito sa optikal ay ang Gaia DR3 171833395176138240. Tugma ang posisyon nito at galaw sa kalangitan sa nasukat na posisyon at galaw ng pulsar. Tinataya ng sukat ng paralaks ng Gaia na nasa humigit-kumulang 2.1 kiloparsec ang sistema, na may kawalang-katiyakan na 0.4 kiloparsec, katumbas ng mga 6,850 light-year.

Tinatayang 5,854 kelvin ang temperatura ng bituin at humigit-kumulang 2.1 ulit ng sa Araw ang liwanag nito. Batay sa mga katangian nito bilang bituin, tinatayang 0.98 solar mass ang masa nito, na may kawalang-katiyakan na 0.12. Sinusuportahan ng mga sukat na ito ang pagkakakilanlan dito bilang kasamang kahalintulad ng Araw sa masa at temperatura, ngunit mas abante sa ebolusyon nito.

0.8 arcminute lamang ang layo ng pinagmumulang 4FGL J0435.5+3232 sa katalogo ng Fermi mula sa pulsar. Kinumpirma ng mga mananaliksik ang mga pulso ng sinag gamma sa pamamagitan ng pagtatalaga sa mga photon ng yugto ng pag-ikot batay sa modelo ng tiyempo ng FAST. Sa praktikal na paraan, sinuri nila kung tumapat sa paulit-ulit na pag-ikot ng pulsar ang kakaunting natukoy na mataas na enerhiya.

Inilalarawan sa anunsiyo ng obserbatoryo ang 18 taon ng arkibong obserbasyon ng Fermi, na naglalaman ng 160 nagagamit na photon, o katamtamang halos isang natukoy na photon bawat buwan. Tinutukoy naman sa papel ang 16.7 taon bilang saklaw ng tiyempo ng sinag gamma na ginamit sa pinagsamang pagsusuri. Magkahiwalay na inilalarawan ng mga bilang na ito ang kabuuang arkibo at ang pagitan ng tiyempong iniangkop sa modelo. Kahit kakaunti ang mga natuklasang ito, napahahaba ng mga ito ang saklaw ng panahon nang higit sa mga obserbasyon sa radyo kapag sapat ang katumpakan ng modelo ng pag-ikot.

Pinahihintulutan pa rin ng tumpak na mga sukat ang dalawang heometriya

Pinagsasama ng papel ng sistemang may tatlong bituin ng pangkat na Tsino ang tiyempo ng radyo at sinag gamma, mga pagbabago sa panloob na orbit, mga sukat ng Gaia at mga limitasyong itinakda para sa panlabas na bituin. Kabilang din dito ang pagkaantala ng Shapiro, ang dagdag na oras ng biyahe ng liwanag kapag dumaraan ito sa larangan ng grabidad ng isang kasama.

Ayon sa National Astronomical Observatories, natukoy ng pagsusuri ng mga Tsino ang mga parameter ng orbit nang humigit-kumulang sampung ulit na mas tumpak kaysa sa hiwalay na pagsusuri ng pangkat na Europeo. Iniuugnay nito ang pagbuting iyon sa pagmomodelo ng mga interaksiyong grabitasyonal ng tatlong bituin at ng ilang epektong relatibistiko. Sinusuportahan ng pagkakatugma ng mga pangkat ang pagkakakilanlan sa sistema, habang ipinakikita ng natitirang mga posibleng heometriya na hindi pa natitiyak nang iisa ang kabuuang pagkakaayos nito.

Para sa heometriyang may magkaparehong pagkakiling na humigit-kumulang 85 digri, ganito ang mga tinayang masa:

• Pulsar: 1.16 solar mass, na may kawalang-katiyakan na 0.05.
• Panloob na puting duwende: 0.273 solar mass, na may kawalang-katiyakan na 0.008.
• Panlabas na bituin: 0.91 solar mass, na may kawalang-katiyakan na 0.05.

Para sa alternatibong heometriyang may pagkakiling na humigit-kumulang 54 digri, katumbas na 1.34 solar mass ang tinatayang masa ng pulsar, 0.305 ng puting duwende at 1.13 ng panlabas na bituin, na may mga kawalang-katiyakang 0.15, 0.023 at 0.07. Magkakaibang posibleng solusyon ito ng mga modelo, hindi ebidensiyang nagbago ang masa ng alinmang bituin.

Iisang pinagmulan at mahirap na pananatiling magkakasama

Pinapaboran ng mga mananaliksik ang pinagmulan kung saan sabay na nabuo ang tatlong bituin mula sa iisang ulap. Nasa bahagi ito ng Galaksiya sa labas ng mga kumpol ng bituin na siksik, kaya hindi gaanong natural na paliwanag ang pagkakabuo nito sa pamamagitan ng mga sumunod na malalapit na pagtagpo. Hinuha ito mula sa ebolusyon ng bituin tungkol sa primordial na pinagmulan, hindi isang pangyayaring tuwirang naobserbahan.

Sa iminumungkahing kasaysayan nito, humigit-kumulang 20 ulit ng masa ng Araw ang pinakamalaking orihinal na bituin. Mabilis nitong naubos ang gatong at sumabog, kaya naiwan ang neutron star na ngayo'y nakikita bilang pulsar. Nagsimula naman sa ilang ulit ng masa ng Araw ang ninuno ng panloob na puting duwende. Mas mabagal ang ebolusyon ng panlabas na bituin, na sa simula ay may humigit-kumulang isang solar mass.

Hindi tiyak na makaliligtas ang sistema sa pagsilang ng neutron star. Tinatanggal ng supernova ang masa sa isang sistema at maaari nitong bigyan ng tulak na bilis ang bagong neutron star. Maaaring mabuwag ang isang sistemang may maraming bituin dahil sa dalawang epektong ito. Tinataya ng pagsusuri sa ebolusyon na 35% lamang ang posibilidad na manatiling magkakaugnay ang sistema kahit sa sitwasyong walang tulak, na nagpapakita kung gaano kahirap matugunan ang mga kundisyon upang makaligtas ito.

Nakatulong ang mas malaking distansiya ng panlabas na bituin upang maihiwalay ito sa ebolusyon ng malapit na pares, ngunit hindi sapat ang distansiya lamang upang matiyak na makaliligtas ito kapag binago ng supernova ang balanse ng grabidad. Kaya itinatala ng kasalukuyang pagkakaayos ang kapuwa posibleng iisang pinagmulan at matagumpay na pagdaanan ang mapanirang pagkamatay ng isang bituin.

Hindi gaanong kapansin-pansin ang inaasahang pangwakas na kalagayan. Ganito inilalarawan nina Yang at ng mga kapwa niya awtor ang magiging resulta sa abstrak nila:

Sa huli, magbabago ito tungo sa sistemang binubuo ng isang neutron star at dalawang puting duwende.

Walang ibinigay na petsa para sa pagbabagong iyon. Isang pagtataya ito batay sa mga panahong kailangan sa ebolusyon ng bituin, hindi pangyayaring inaasahan sa kasalukuyang kampanya ng pagmamasid.

Maaaring ibunyag ng sistema ang tungkol sa grabidad

Nagbibigay ng paraan ang pulsar na may dalawang kasamang bituin upang masukat kung paano kumikilos ang grabidad sa mga bagay na magkaiba ang panloob na kayarian. Naglalaman ang neutron star ng malaking masa sa napakaliit na bolyum, samantalang di-gaanong siksik ang puting duwende at subgiant.

Tinutukoy ng National Astronomical Observatories ang sistema bilang posibleng laboratoryo para subukin ang matibay na prinsipyo ng pagkakapantay-pantay. Sa payak na salita, itinatanong ng prinsipyong ito kung pare-pareho ang pagbagsak ng mga bagay sa panlabas na larangan ng grabidad kahit malaki ang pagkakaiba sa sarili nilang pagkakabigkis ng grabidad. Nagbibigay ng ganitong larangan ang panlabas na kasama para sa panloob na pares.

Makakatulong ang paulit-ulit na pagsukat ng mga pulso upang maghanap ang mga mananaliksik ng maliliit na pagkakaiba sa pagitan ng inaasahan at aktuwal na naobserbahang galaw. Gayunman, hindi ito isang inihayag na bagong resulta ng pagsubok o ebidensiya laban sa pangkalahatang teorya ng relatibidad. Itinatatag nito ang isang sistema kung saan makatutulong sa mga susunod na pagsubok ang mga interaksiyong nasusukat.

Kailangan ding linawin ang saklaw ng pahayag na pambihira ito. Inilalarawan ang J0435+3233 bilang ikalawang kumpirmadong triple ng pulsar na may dalawang kasamang bituin. Kabilang sa ibang kategorya ang mga sistema ng pulsar na may mga planeta o panlabas na bagay na napakaliit ng masa. Nakapag-ambag na sa mga pagsubok sa grabidad ang naunang halimbawa ng sistemang may tatlong bituin, ang J0337+1715; naiibang halimbawa naman ang J0435+3233 dahil sa subgiant na patuloy pang umuunlad.

Mga tanong na hindi pa nasasagot

Bahagi pa lamang ng 73.5 taong orbit ng panlabas na bituin ang naobserbahan ng mga mananaliksik. Saklaw ng tiyempo ng sinag gamma ang humigit-kumulang 23% ng panahong iyon, samantalang 7% naman ang saklaw ng tiyempo ng radyo. Ipinakikita ng mga bahaging ito kung bakit mahalaga ang mahabang rekord mula sa arkibo at kung bakit mahalaga pa rin ang pagpapatuloy ng mga obserbasyon.

Ipinahihiwatig ng Gaia at ng tiyempo ng pulsar na humigit-kumulang 11,000 light-second ang inaasahang distansiya sa pagitan ng mga ito, na may kawalang-katiyakan na 2,000 light-second. Ipinakikita ng relatibong galaw ng mga ito na lumiliit ang distansiyang iyon sa kalangitan. Sukat ito ng inaasahang distansiya, hindi ng kabuuang agwat ng bituin at ng panloob na pares.

Nagbabala rin ang papel na maaaring magdulot ng sistematikong error sa sukat ng paralaks ng Gaia ang galaw sa orbit. Makapagpapahusay sa pagtataya ng distansiya at makatutulong sa pagtukoy kung alin sa dalawang pinapahintulutang heometriya ang tama ang mas mahabang pagsubaybay na tuwirang nagsasaalang-alang sa panlabas na orbit.

Wala pang inihayag na takdang panahon para mapagpasyahan ang mga alternatibong ito o iskedyul para sa bagong pagsubok sa grabidad. Ang napatunayan ay isang pambihirang pagkakaayos: isang neutron star na mabilis umikot, isang malapit na helium na puting duwende at isang malayong subgiant na ang grabidad ang nagpapaliwanag sa nakalilitong mga pagbabago sa tiyempo.

Mahahalagang Punto

• Natuklasan ng FAST ang PSR J0435+3233 noong Hunyo 8, 2020; inanunsyo naman noong Oktubre 9, 2026 ang mga natuklasan tungkol sa sistemang may tatlong bituin.
• Umiikot ang pulsar tuwing 3.2 milisegundo at kabahagi nito ang puting duwende sa halos pabilog na orbit na walong araw ang tagal.
• Umiikot ang isang subgiant na halos kasinlaki ng Araw sa pahabang panlabas na orbit na 73.5 taon ang tagal.
• Ipinaliliwanag ng panlabas na kasama ang di-pangkaraniwang laki ng nakitang pagbabago sa pagitan ng mga pulso; hindi tuwirang natutukoy ang likas na pagbagal ng pulsar.
• Malaya at magkahiwalay na kinumpirma ng mga pangkat na Tsino at Europeo ang trio ng mga bituin, ngunit posible pa rin ang dalawang heometriya ng orbit.
• Kandidato ang sistema para sa mga susunod na pagsubok sa grabidad at tinatayang magiging neutron star at dalawang puting duwende ito sa hinaharap.