Đài quan sát tia X của NASA Chand Chandra đã phát hiện bằng chứng trực tiếp đầu tiên về một siêu vật chất, một trạng thái vật chất không ma sát, kỳ quái, ở lõi của một ngôi sao neutron.
Hình ảnh trên, được phát hành hôm nay, cho thấy tia X từ Chandra (đỏ, lục và lam) và dữ liệu quang học từ Hubble (vàng) của Cassiopeia A, phần còn lại của một ngôi sao khổng lồ phát nổ trong siêu tân tinh. Bằng chứng về siêu lỏng đã được tìm thấy trong lõi dày đặc của ngôi sao bị bỏ lại, một ngôi sao được gọi là sao neutron. Hình minh họa của họa sĩ trong hình minh họa cho thấy phần bên trong của ngôi sao neutron, nơi mật độ tăng dần từ lớp vỏ màu cam đến lõi đỏ và cuối cùng đến quả bóng màu đỏ bên trong, khu vực tồn tại siêu lỏng.
Superfluids được tạo ra trong các phòng thí nghiệm trên Trái đất thể hiện các đặc tính đáng chú ý, chẳng hạn như khả năng leo lên và thoát khỏi các thùng chứa kín khí. Khi chúng được tạo thành từ các hạt tích điện, các siêu chất cũng là chất siêu dẫn và chúng cho phép dòng điện chạy qua mà không có điện trở. Những vật liệu như vậy trên Trái đất có các ứng dụng công nghệ rộng rãi như sản xuất nam châm siêu dẫn được sử dụng để chụp cộng hưởng từ [MRI].
Hai nhóm nghiên cứu độc lập đã sử dụng dữ liệu của Chandra để chỉ ra rằng phần bên trong của một ngôi sao neutron chứa vật chất siêu dẫn và siêu dẫn, một kết luận có ý nghĩa quan trọng để hiểu các tương tác hạt nhân trong vật chất có mật độ cao nhất được biết đến. Các nhóm công bố nghiên cứu riêng của họ trong các tạp chí Thông báo hàng tháng của Thư Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia và Thư đánh giá vật lý.
Cas A (RA 23h 23m 26.7s | Dec + 58 ° 49 03.00) nằm cách đó khoảng 11.000 năm ánh sáng. Ngôi sao của nó đã phát nổ khoảng 330 năm trước trong khung thời gian Trái đất. Một chuỗi các quan sát Chandra của ngôi sao neutron cho thấy vật thể nhỏ gọn hiện đã nguội đi khoảng 4% trong khoảng thời gian mười năm.
Sự giảm nhiệt độ này, mặc dù nghe có vẻ nhỏ, nhưng thực sự đáng kinh ngạc và đáng ngạc nhiên, ông Dany Page thuộc Đại học tự trị quốc gia ở Mexico, lãnh đạo một trong hai đội cho biết. Điều này có nghĩa là có điều gì đó bất thường đang xảy ra bên trong ngôi sao neutron này.
Sao neutron chứa vật chất dày đặc nhất có thể quan sát trực tiếp; một muỗng cà phê vật liệu sao neutron nặng sáu tỷ tấn. Áp suất trong lõi sao Star cao đến mức hầu hết các hạt tích điện, electron và proton, hợp nhất - dẫn đến một ngôi sao bao gồm chủ yếu là neutron.
Các kết quả mới cho thấy mạnh mẽ rằng các proton còn lại trong lõi sao Star đang ở trạng thái siêu lỏng và, vì chúng mang điện tích, cũng tạo thành chất siêu dẫn.
Cả hai đội cho thấy sự làm mát nhanh chóng trong Cas A được giải thích bằng sự hình thành một siêu sao neutron trong lõi của ngôi sao neutron trong khoảng 100 năm qua khi nhìn từ Trái đất. Việc làm mát nhanh dự kiến sẽ tiếp tục trong một vài thập kỷ, và sau đó nó sẽ chậm lại.
Hóa ra Cas A có thể là một món quà từ Vũ trụ bởi vì chúng ta sẽ phải bắt một ngôi sao neutron rất trẻ vào đúng thời điểm, ông Jason cho biết, đồng tác giả của Trang, Madappa Prakash, từ Đại học Ohio. Đôi khi một chút may mắn có thể đi một chặng đường dài trong khoa học.
Sự xuất hiện của siêu lỏng trong các vật liệu trên Trái đất xảy ra ở nhiệt độ cực thấp gần bằng 0 tuyệt đối, nhưng ở các sao neutron, nó có thể xảy ra ở nhiệt độ gần một tỷ độ C. Cho đến nay, có một sự không chắc chắn rất lớn trong các ước tính về nhiệt độ tới hạn này. Nghiên cứu mới này hạn chế nhiệt độ tới hạn từ một nửa tỷ đến dưới một tỷ độ.
Cas A sẽ cho phép các nhà nghiên cứu thử nghiệm các mô hình về cách lực hạt nhân mạnh, liên kết các hạt hạ nguyên tử, hoạt động trong vật chất siêu âm. Những kết quả này cũng rất quan trọng để hiểu được một loạt các hành vi trong các sao neutron, bao gồm các trục trặc của Hồi giáo, suy đoán và xung sao neutron, sự bùng nổ từ tính và sự phát triển của từ trường sao neutron.
Nguồn: Thông cáo báo chí từ Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia và Harvard. Xem thêm đa phương tiện tại trang NASA từ Chandra và hai nghiên cứu trong MNRAS và Vật lý. Thư của Rev..
