Sao Neutron Là Gì? - YBOX

Góp ý và báo lỗi cho YBOX tại đây

Hoàng Hải Đăng

Biên tập viên sách khoa học

~100.000 followers

Theo dõi Nhắn tin

Thông tin

• Đang cập nhật...
• Biên tập viên sách khoa học
• Đang cập nhật... ~ 100.000 người

Sở thích

Chưa có thông tin

Cần tim bạn

Chưa có thông tin

• Đang cập nhật...

Hoàng Hải Đăng@Tin Tức

5 năm trước

Sao Neutron Là Gì?

Sao neutron là tàn tích của những ngôi sao khổng lồ khi chúng chết đi trong những vụ nổ dữ dội được gọi là siêu tân tinh. Sao vụ nổ kinh hoàng đó, lõi của những ngôi sao đó bị nén lại thành những thiên thể vô cùng, vô cùng đặc: khối lượng cỡ Mặt Trời chỉ gói gọn trong khối cầu to bằng một thành phố.

Sao neutron hình thành như thế nào?

Những ngôi sao nguyên bản có hình cầu vì lực hấp dẫn sinh ra bởi khối lượng khổng lồ của chính chúng sẽ hút vật chất dạng khí vào một điểm ở trung tâm. Phản ứng hợp hạch tại tâm sao sẽ tạo ra năng lượng và hình thành một áp lực hướng ra phía ngoài để chống lại sự co sụp do lực hấp dẫn gây nên. Ở giai đoạn cuối đời, những ngôi sao có khối lượng từ 4 đến 8 lần Mặt Trời đã cạn kiệt nguyên liệu nên phản ứng hợp hợp hạch trong lõi của chúng sẽ ngừng lại. Những lớp ngoài cùng của ngôi sao nhanh chóng co sụp vào trong, cho tới khi chạm tới phần lõi đặc của nó và bùng nổ ngược trở ra trong một vụ nổ siêu tân tinh kinh hoàng.

Nhưng phần lõi đặc sẽ tiếp tục co lại, sinh ra áp suất cực lớn khiến proton và electron bị ép lại để hình thành neutron; quá trình này cũng sinh ra những hạt có khối lượng cực nhẹ gọi là neutrino, được giải phóng vào vũ trụ sau đó. Kết quả là một ngôi sao với 90% khối lượng là neutron hình thành; nó không thể bị nén chặt hơn nữa nên quá trình co sụp sẽ dừng lại.

Đặc điểm của sao neutronLý thuyết về sự tồn tại của những thiên thể vô cùng kỳ dị trong quá trình tiến hóa sao này được các nhà thiên văn học đưa ra lần đầu tiên vào thập niên 1930, một thời gian ngắn sau khi neutron được phát hiện. Những mãi đến năm 1967, giới khoa học mới có bằng chứng xác thực sự tồn tại của sao neutron. Jocelyn Bell, khi đó đang học chương trình sau đại học tại Đại học Cambridge, đã phát hiện được những xung lạ trên kính thiên văn radio của mình [1]. Nó xuất hiện thường xuyên đến mức mới đầu bà đã nghĩ rằng đó là tín hiệu của một nền văn minh ngoài hành tinh. Sau này, những xung đó mới được xác nhận là bức xạ đến từ những ngôi sao neutron đang quay rất nhanh.

Năng lượng khổng lồ sinh ra từ vụ nổ siêu tân tinh không chỉ tạo thành một ngôi sao neutron, mà phần năng lượng còn lại từ vụ nổ vẫn còn đủ để khiến thiên thể cực đặc này quay rất nhanh quanh trục của nó: từ 0,1 - 60 vòng/giây, thậm chí tới khoảng 700 vòng/giây. Từ trường cực mạnh của những ngôi sao neutron sinh ra những dòng bức xạ năng lượng cao có thể quét về hướng Trái Đất như ánh sáng của đèn hải đăng, tạo ra thứ mà ta gọi là sao xung (pulsar).

Những đặc điểm của sao neutron thực sự rất khác thường: chỉ cần lượng vật chất của sao neutron chứa đầy trong một chiếc thìa nhỏ cũng nặng tới… 1 tỷ tấn. Nếu có thể đứng trên bề mặt của một ngôi sao neutron mà không chết (bằng một cách kỳ diệu nào đó), bạn sẽ có cơ hội trải nghiệm lực hấp dẫn lớn hơn tại bề mặt Trái Đất... 2 tỷ lần.

Từ trường của một ngôi sao neutron thông thường mạnh hơn từ trường Trái Đất hàng ngàn tỷ lần. Nhưng từ trường của một số sao neutron thậm chí còn mạnh hơn nữa: gấp 1000 lần (thậm chí hơn) sao neutron thông thường. Những thiên thể như vậy được gọi là sao từ (magnetar).

Những đợt tinh chấn trên bề mặt của sao từ (tương đương hiện tượng địa chấn trên Trái Đất) giải phóng năng lượng vô cùng, vô cùng lớn. Chỉ trong 1/10 giây, một ngôi sao từ có thể phát xạ nhiều năng lượng hơn toàn bộ năng lượng mà Mặt Trời tạo ra trong vòng 100.000 năm qua [2].

Những nghiên cứu về sao neutron

Các nhà nghiên cứu sử dụng các xung ổn định của sao neutron để định hướng cho tàu vũ trụ, giống như GPS trên Trái Đất vậy. Một thí nghiệm trêm ISS gọi là Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology (SEXTANT) [3] đã dùng tín hiệu phát ra từ các sao xung để tính toán vị trí của ISS trong bán kính 16 km.

Nhưng vẫn còn rất nhiều điều bí ẩn về các ngôi sao neutron. Năm 2019, các nhà thiên văn học quan sát thấy ngôi sao neutron nặng nhất từng được phát hiện [4]: J0740+6620 nặng hơn Mặt Trời khoảng 2,14 lần và chỉ gói gọn trong một khối cầu có đường kính khoảng 20 km. Kích thước này gần như nằm tại ngưỡng mà J0740+6620 có thể co lại thành một lỗ đen, nên nhận được nhiều sự chú ý của các nhà vật lý.

Họ cũng đang tìm kiếm nhiều công cụ nghiên cứu tốt hơn để nghiên cứu về sự hoạt động của sao neutron. Với Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), các nhà vật lý có thể quan sát sóng hấp dẫn phát ra khi hai ngôi sao neutron quay quanh nhau trước khi va chạm. Sự hợp nhất này có thể là nguyên nhân sinh ra các kim loại quý mà chúng ta có trên Trái Đất, gồm cả vàng và platin, cũng như một số nguyên tố phóng xạ như urani.

----------------------------

Hợp Tác Cùng YBOX.VN Truyền Thông Miễn Phí - Trả Phí Theo Yêu Cầu tại http://bit.ly/YBOX-Partnership

1,211 lượt xem

Thích 0Không thích 0Chia sẻ Lưu bài Có thể bạn thích