Các ngôi sao neutron đã được phân loại là các ngôi sao zombie thực sự. Chúng được sinh ra khi một ngôi sao khổng lồ sụp đổ dưới lực hấp dẫn của nó và các lớp bên ngoài của nó bị thổi bay xa và rộng, vượt qua cả tỷ mặt trời, trong một sự kiện siêu tân tinh. Những gì trái còn lại là một xác chết sao, một lõi của mật độ không thể tưởng tượng được, trong đó một muỗng cà phê sẽ nặng khoảng một tỷ tấn trên Trái đất. Làm thế nào chúng ta sẽ nghiên cứu một sự tò mò như vậy? NASA đã đề xuất một nhiệm vụ gọi là Nhà thám hiểm thành phần nội thất sao neutron (NICER) sẽ phát hiện ra thây ma và cho phép chúng ta nhìn vào trái tim đen tối của một ngôi sao neutron.
Cốt lõi của một ngôi sao neutron là không thể tin được. Mặc dù thực tế là nó đã thổi bay phần lớn bề ngoài của nó và ngừng phản ứng tổng hợp hạt nhân, nó vẫn tỏa nhiệt từ vụ nổ và tỏa ra một từ trường dẫn đến quy mô. Dạng bức xạ cực mạnh này gây ra bởi các biện pháp sụp đổ lõi mạnh hơn từ trường nghìn tỷ lần so với từ trường Trái đất. Nếu bạn không nghĩ rằng ấn tượng, thì hãy nghĩ đến kích thước. Nguyên ngôi sao có thể là một nghìn tỷ dặm hoặc hơn đường kính, nhưng bây giờ được nén với kích thước của một thành phố trung bình. Điều đó làm cho một ngôi sao neutron trở thành một máy phát điện nhỏ - có khả năng ngưng tụ vật chất vào chính nó với hàm lượng lớn hơn 1,4 lần so với Mặt trời, hoặc ít nhất là 460.000 Trái đất.
Tiến sĩ Zaven Arzoumanian thuộc Trung tâm bay không gian NASA God Goddard ở Greenbelt, Maryland cho biết, một ngôi sao neutron nằm ngay trước ngưỡng của vật chất vì nó có thể tồn tại. Chúng ta không có cách nào tạo ra nội thất sao neutron trên Trái đất, vì vậy những gì xảy ra với vật chất dưới áp lực đáng kinh ngạc như vậy là một bí ẩn - có nhiều giả thuyết về cách nó hoạt động. Lần gần nhất chúng ta đến để mô phỏng các điều kiện này là trong các máy gia tốc hạt đập các nguyên tử lại với nhau với tốc độ gần như bằng ánh sáng. Tuy nhiên, những va chạm này không phải là sự thay thế chính xác - chúng chỉ tồn tại trong một phần giây và chúng tạo ra nhiệt độ cao hơn nhiều so với những gì mà bên trong các sao neutron.
Nếu được phê duyệt, nhiệm vụ NICER sẽ được đưa ra vào mùa hè năm 2016 và được gắn một cách robot vào Trạm vũ trụ quốc tế. Vào tháng 9 năm 2011, NASA đã chọn NICER để nghiên cứu làm Nhiệm vụ Cơ hội Explorer tiềm năng. Nhiệm vụ sẽ nhận được 250.000 đô la để thực hiện nghiên cứu khái niệm thực hiện trong 11 tháng. Năm nhiệm vụ của Cơ hội đề xuất đã được chọn từ 20 bài nộp. Sau các nghiên cứu chi tiết, NASA có kế hoạch lựa chọn để phát triển một hoặc nhiều hơn trong năm đề xuất Nhiệm vụ Cơ hội vào tháng 2 năm 2013.
NICER sẽ làm gì? Trước hết, một loạt 56 kính viễn vọng sẽ thu thập thông tin tia X từ một cực neutron sao và các điểm nóng. Chính từ những khu vực này, các ngôi sao zombie của chúng ta phát ra tia X và khi chúng quay tạo ra một xung ánh sáng - do đó, thuật ngữ này là xung pulsar. Khi ngôi sao neutron co lại, nó quay nhanh hơn và lực hấp dẫn cực mạnh có thể kéo vật chất từ một ngôi sao quay gần. Một số trong số các pulsar này quay nhanh đến mức chúng có thể đạt tốc độ vài trăm vòng quay mỗi giây! Điều mà các nhà khoa học cảm thấy khó hiểu là cách vật chất hoạt động bên trong một ngôi sao neutron và Ghim xuống phương trình chính xác (EOS) mô tả chính xác nhất cách vật chất phản ứng với áp lực ngày càng tăng. Hiện tại, có rất nhiều EOS được đề xuất, mỗi đề xuất rằng vật chất có thể được nén bởi các lượng khác nhau bên trong các sao neutron. Giả sử bạn cầm hai quả bóng có cùng kích thước, nhưng một quả được làm bằng bọt và quả kia làm bằng gỗ. Bạn có thể bóp quả bóng xốp xuống kích thước nhỏ hơn quả bóng gỗ. Theo cách tương tự, một EOS nói rằng vật chất có khả năng nén cao sẽ dự đoán một ngôi sao neutron nhỏ hơn cho một khối lượng nhất định so với một EOS nói rằng vật chất ít bị nén hơn.
Bây giờ tất cả các NICER sẽ cần làm là giúp chúng tôi đo khối lượng xung pulsar. Khi đã xác định được, chúng ta có thể có được một chiếc máy ảnh chính xác và mở khóa bí ẩn về cách vật chất hành xử dưới lực hấp dẫn dữ dội. Vấn đề là các sao neutron nhỏ và quá xa để cho phép đo kích thước của chúng trực tiếp, theo chuyên gia điều tra chính của NICER, Tiến sĩ Keith Gendreau của NASA Goddard. Tuy nhiên, NICER sẽ là nhiệm vụ đầu tiên có đủ độ nhạy và độ phân giải thời gian để tìm ra kích thước sao neutron gián tiếp. Điều quan trọng là đo chính xác độ sáng của tia X thay đổi khi sao neutron quay.
Vì vậy, những gì ngôi sao zombie của chúng ta làm điều đó ấn tượng? Do trọng lực cực lớn của chúng với khối lượng nhỏ như vậy, chúng làm biến dạng không gian / thời gian theo lý thuyết tương đối tổng quát của Einstein. Chính không gian này, chiến tranh, cho phép các nhà thiên văn học tiết lộ sự hiện diện của một ngôi sao đồng hành. Nó cũng tạo ra các hiệu ứng như sự dịch chuyển quỹ đạo gọi là suy đoán, cho phép cặp đôi quay quanh nhau gây ra sóng hấp dẫn và tạo ra năng lượng quỹ đạo có thể đo được. Một trong những mục tiêu của NICER là phát hiện các hiệu ứng này. Bản thân sợi dọc sẽ cho phép nhóm nghiên cứu xác định kích thước sao neutron. Làm sao? Hãy tưởng tượng đẩy ngón tay của bạn vào một vật liệu co giãn - sau đó tưởng tượng đẩy toàn bộ bàn tay của bạn vào nó. Sao neutron càng nhỏ, nó sẽ càng làm cong không gian và ánh sáng.
Ở đây đường cong ánh sáng trở nên rất quan trọng. Khi các điểm nóng sao neutron được căn chỉnh với các quan sát của chúng ta, độ sáng sẽ tăng lên khi một người quay vào tầm nhìn và mờ dần khi nó quay đi. Điều này dẫn đến một đường cong ánh sáng với sóng lớn. Nhưng, khi không gian bị biến dạng, chúng tôi sẽ cho phép xem xung quanh đường cong và xem điểm nóng thứ hai - dẫn đến một đường cong ánh sáng với các sóng nhỏ hơn, mịn hơn. Nhóm nghiên cứu có các mô hình tạo ra các đường cong ánh sáng độc đáo trên các kích cỡ khác nhau được dự đoán bởi các máy ảnh EOS khác nhau. Bằng cách chọn đường cong ánh sáng phù hợp nhất với đường cong quan sát, họ sẽ có được EOS chính xác và giải quyết câu đố về vật chất ở rìa của sự lãng quên.
Và hít thở cuộc sống vào những ngôi sao zombie
Nguồn gốc Câu chuyện: NASA Mission News.
