Pulsar RX J0720.4-3125 được chụp bởi XMM-Newton. Nhấn vào đây để phóng to
Kính viễn vọng tia X quay quanh ESA, đài quan sát không gian XMM-Newton, đã định vị được một ngôi sao neutron ngoài tầm kiểm soát. Nhiệt độ tổng thể của đối tượng là không thay đổi, nó chỉ rung rinh và từ từ hiển thị các khu vực khác nhau cho các nhà quan sát ở đây trên Trái đất - giống như một đỉnh chao đảo. Những quan sát này sẽ giúp các nhà thiên văn học hiểu được một số quy trình nội bộ chi phối các loại vật thể này.
Sử dụng dữ liệu từ đài quan sát tia X ESA Newton XMM-Newton, một nhóm các nhà vật lý thiên văn quốc tế đã phát hiện ra rằng một ngôi sao neutron quay không có vẻ là nhà khoa học quay vòng ổn định mà các nhà khoa học mong đợi. Những quan sát tia X này hứa hẹn sẽ mang đến những hiểu biết mới về sự phát triển nhiệt và cuối cùng là cấu trúc bên trong của các ngôi sao neutron.
Sao neutron quay, còn được gọi là pulsar, thường được gọi là công cụ quay cực kỳ ổn định. Nhờ các tín hiệu định kỳ của chúng, phát ra trong radio hoặc trong bước sóng tia X, chúng có thể phục vụ như một chiếc đồng hồ thiên văn rất chính xác.
Các nhà khoa học nhận thấy rằng trong bốn năm rưỡi qua, nhiệt độ của một vật thể bí ẩn, được đặt tên là RX J0720.4-3125, tiếp tục tăng. Tuy nhiên, những quan sát gần đây đã chỉ ra rằng xu hướng này đã đảo ngược và nhiệt độ hiện đang giảm.
Theo các nhà khoa học, hiệu ứng này không phải do sự thay đổi thực sự của nhiệt độ, mà thay vào đó là hình dạng xem thay đổi. RX J0720.4-3125 có lẽ là điều tiên quyết nhất, đó là nó đang giảm dần và do đó, theo thời gian, nó tiếp xúc với các quan sát viên các khu vực khác nhau trên bề mặt.
Sao neutron là một trong những điểm cuối của quá trình tiến hóa sao. Với khối lượng tương đương với Mặt trời của chúng ta bị giam cầm trong một quả cầu có đường kính 20-40 km, mật độ của chúng thậm chí còn cao hơn một chút so với hạt nhân nguyên tử - một tỷ tấn trên mỗi cm khối. Ngay sau khi sinh ra trong vụ nổ siêu tân tinh, nhiệt độ của chúng ở mức 1 000 000 độ C và phần lớn phát xạ nhiệt của chúng rơi vào dải tia X của phổ điện từ. Các sao neutron trẻ bị cô lập đang dần hạ nhiệt và phải mất một triệu năm trước khi chúng trở nên quá lạnh để có thể quan sát được trong tia X.
Sao neutron được biết là sở hữu từ trường rất mạnh, thường mạnh hơn vài nghìn tỷ lần so với Trái đất. Từ trường có thể mạnh đến mức nó ảnh hưởng đến sự truyền nhiệt từ bên trong sao qua lớp vỏ dẫn đến các điểm nóng xung quanh các cực từ trên bề mặt sao.
Đó là sự phát xạ từ các mũ cực nóng hơn này thống trị phổ tia X. Chỉ có một vài ngôi sao neutron bị cô lập được biết từ đó chúng ta có thể quan sát trực tiếp sự phát xạ nhiệt từ bề mặt của ngôi sao. Một trong số đó là RX J0720.4-3125, quay trong khoảng thời gian khoảng tám giây rưỡi. Vì vậy, với quy mô thời gian làm mát dài, do đó rất bất ngờ khi thấy phổ tia X của nó thay đổi trong một vài năm, ông cho biết Frank Haberl từ Viện Vật lý ngoài Trái đất Max-Planck ở Garched (Đức), người đứng đầu nghiên cứu nhóm.
Rất khó có khả năng nhiệt độ toàn cầu của sao neutron thay đổi nhanh như vậy. Chúng ta thay vì nhìn thấy các khu vực khác nhau của bề mặt sao vào các thời điểm khác nhau. Điều này cũng được quan sát thấy trong khoảng thời gian quay của sao neutron khi các điểm nóng đang di chuyển vào và ra khỏi tầm nhìn của chúng ta, và do đó đóng góp của chúng vào tổng thay đổi phát xạ, ném Haberl tiếp tục.
Một hiệu ứng tương tự trên thang thời gian dài hơn nhiều có thể được quan sát thấy khi sao neutron bắt đầu (tương tự như đỉnh quay). Trong trường hợp đó, trục xoay tự di chuyển xung quanh một hình nón dẫn đến sự thay đổi chậm của hình học xem qua các năm. Suy đoán tự do có thể được gây ra bởi một biến dạng nhẹ của ngôi sao từ một quả cầu hoàn hảo, có thể có nguồn gốc từ trường rất mạnh.
Trong lần quan sát XMM-Newton đầu tiên của RX J0720.4-3125 vào tháng 5 năm 2000, nhiệt độ quan sát được ở mức tối thiểu và điểm mát hơn, lớn hơn chủ yếu được nhìn thấy. Mặt khác, bốn năm sau (tháng 5 năm 2004), khu vực được đưa vào tầm nhìn chủ yếu là điểm thứ hai, nóng hơn và nhỏ hơn, khiến nhiệt độ quan sát được tăng lên. Điều này có thể giải thích sự thay đổi quan sát được ở nhiệt độ và các khu vực phát xạ, và khả năng chống tương quan của chúng.
Trong công việc của họ, Haberl và các đồng nghiệp đã phát triển một mô hình cho RX J0720.4-3125 có thể giải thích nhiều đặc điểm kỳ lạ vốn là một thách thức để giải thích cho đến nay. Trong mô hình này, sự thay đổi dài hạn về nhiệt độ được tạo ra bởi các phân số khác nhau của hai mũ cực nóng được xem như là ngôi sao tiên quyết với thời gian khoảng bảy đến tám năm.
Để một mô hình như vậy hoạt động, hai vùng cực phát ra cần phải có nhiệt độ và kích cỡ khác nhau, vì nó đã được đề xuất gần đây trong trường hợp một thành viên khác cùng loại sao neutron bị cô lập.
Theo nhóm nghiên cứu, RX J0720.4-3125 có lẽ là trường hợp tốt nhất để nghiên cứu suy đoán của một ngôi sao neutron thông qua phát xạ tia X của nó có thể nhìn thấy trực tiếp từ bề mặt sao. Precession có thể là một công cụ mạnh mẽ để thăm dò bên trong sao neutron và tìm hiểu về trạng thái của vật chất trong các điều kiện mà chúng ta không thể tạo ra trong phòng thí nghiệm.
Các quan sát XMM-Newton bổ sung được lên kế hoạch để theo dõi thêm đối tượng hấp dẫn này. Chúng tôi đang tiếp tục mô hình lý thuyết mà từ đó chúng tôi hy vọng sẽ tìm hiểu thêm về sự phát triển nhiệt, hình dạng từ trường của ngôi sao đặc biệt này và cấu trúc bên trong của các ngôi sao neutron nói chung, ông Hab Haberl kết luận.
Nguồn gốc: Cổng thông tin ESA
