想象一下，遥远的宇宙深处，一对坍缩的恒星，正进行着一场死亡的“舞蹈”：一次最终的拥抱，将以碰撞告终。天文学家预测，在大约 5 亿年后，PSR J1913+1102 系统将上演同样的场景。两颗中子星将猛烈相撞，震动整个宇宙：时空结构将以引力波的形式产生涟漪。
大多数双星系统包含两颗大小相似的中子星，它们以极近的轨道相互缠绕。但 PSR J1913+1102 包含一对不对称的中子星——其中一颗是脉冲星——它们的质量分别是太阳质量的 1.62 倍和 1.27 倍。根据周三发表在《自然》杂志上的一项研究，该研究详细介绍了该系统及其即将到来的碰撞，这使其成为“迄今为止报道的最不对称合并系统”。
这个罕见的、不对称的星系为解决宇宙中最难以捉摸的谜团提供了独特的机会，例如宇宙正在以多快的速度膨胀。
马克斯·普朗克引力物理研究所的研究员科林·卡帕诺（未参与该研究）表示，我们发现的所有其他即将合并的双中子星系统，其恒星的质量都几乎完全相等。“[这项]新观察将迫使我们重新审视我们对中子星双星形成方式的一些假设，同时也会提出新的问题供我们解答。”
中子星是早已结束的超新星爆发留下的超高密度压缩残骸。一颗脉动的中子星被恰当地命名为脉冲星。这些恒星在旋转时会喷射出可见的宇宙烟火——就像灯塔的光束一样——最终被地球上的射电望远镜探测为光脉冲。
通过精确记录脉冲的时间，像东英吉利大学物理学家、该研究的首席作者罗伯特·费德曼这样的研究人员，甚至可以预测未来的脉冲。“通过这样做，我们可以追踪中子星的自转，这有助于我们将其用作‘时钟’来确定各种事物——比如[恒星]质量，”费德曼说。
一个由英国东英吉利大学领导的国际科学家团体，利用阿雷西博天文台在波多黎各收集的数据，作为对银河平面进行大规模调查的一部分。这项新研究估计，像 PSR J1913+1102 这样的其他不同寻常的恒星组合也存在；超过十分之一的中子星合并总数是不对称的。
这一发现也有助于我们更好地理解过去的宇宙事件。早在 2017 年 8 月 17 日，我们就见证了天文学史上的一个里程碑式的时刻。世界各地的研究人员使用先进的激光干涉引力波天文台 (LIGO) 及其意大利姐妹探测器 Virgo，观测到了 1.3 亿光年外两颗超高密度中子星的灾难性碰撞。这次壮观的事件被称为 GW170817，本身并不令人意外，但碰撞释放的巨量物质——比预期高出约五倍——仍然是一个谜。
虽然两颗合并天体的总质量约为太阳质量的 2.8 倍，但这两颗中子星的单个质量尚不清楚。GW170817 可以用其他场景来解释，但研究人员表示，意外喷射出的物质可能是由于具有非常不同质量的天体合并造成的，就像本周《自然》杂志研究中的那对天体一样。“当质量较大的恒星的引力效应撕裂质量较小的恒星时，会产生更多的物质被抛射到太空中，”费德曼说。
LIGO 科学合作组织的天体物理学家薇琪·卡洛格拉（未参与这项研究）表示，这项研究结果非常令人兴奋。她补充说，该发现不仅“完美地”契合了壮观的 GW170817 事件，而且其他不对称系统（如 PSR J1913+1102）的存在也令人欣慰。
探测这类双星系统也有助于确定宇宙膨胀的速度——一个备受争议的数字，称为哈勃常数。
确定这个数字可以告诉我们很多关于宇宙的起源、年龄、演化以及最终命运的信息。然而，衡量它的两种最精确的方法——观察附近闪烁恒星的光以及宇宙中最古老的可观测光——却存在分歧，存在着令人费解的 8% 的差异。第三种独立的计算哈勃常数的方法可以帮助弥合这一差距，费德曼和他的同事们希望不对称合并可能是一个关键。“这有助于打破僵局，”他补充说。
中子星碰撞也是最终的宇宙炼金术士，能够产生宇宙中最重的元素，如黄金。尽管天文学家和物理学家几十年来一直在惊叹于这些恒星遗骸，但中子星的内部结构尚未被完全理解。大规模的中子星碰撞，尤其是不同寻常的碰撞，可能会让科学家们获得关于构成这些极端、致密天体内部的奇异物质的重要线索。
所有这些宇宙疑问的明确答案，只有通过更多的探测才能获得。与此同时，费德曼和他的同事们希望利用 PSR J1913+1102 作为一个遥远的实验室来测试我们对引力的理解。
