Các mẫu bề mặt cho các chế độ xoắn khác nhau. Nhấn vào đây để phóng to
Một vụ nổ lớn trên bề mặt của một ngôi sao neutron đã cho các nhà thiên văn học cơ hội nhìn vào bên trong bề mặt của nó, tương tự như cách các nhà địa chất hiểu cấu trúc của Trái đất dưới chân chúng ta. Vụ nổ làm rung chuyển ngôi sao neutron và khiến nó rung như chuông. Các rung động sau đó truyền qua các lớp có mật độ khác nhau - lấm lem hoặc rắn - thay đổi các tia X phát ra. Các nhà thiên văn tính toán rằng nó có lớp vỏ dày hơn sâu khoảng 1,6 km (1 dặm), phù hợp với ước tính lý thuyết.
Một nhóm các nhà khoa học người Mỹ gốc Đức thuộc Viện Vật lý thiên văn Max Planck và NASA đã sử dụng Máy dò thời gian tia X của NASA Ross Rossi để ước tính độ sâu của lớp vỏ trên một ngôi sao neutron, vật thể dày đặc nhất được biết đến trong vũ trụ. Lớp vỏ, theo họ, sâu khoảng 1,6 km và được đóng gói chặt đến mức một muỗng cà phê vật liệu này sẽ nặng khoảng 10 triệu tấn trên Trái đất.
Phép đo này, lần đầu tiên thuộc loại này, xuất hiện nhờ một vụ nổ lớn trên một ngôi sao neutron vào tháng 12 năm 2004. Rung động từ vụ nổ đã tiết lộ chi tiết về thành phần Ngôi sao. Kỹ thuật này tương tự như địa chấn, nghiên cứu về sóng địa chấn từ động đất và vụ nổ, cho thấy cấu trúc của lớp vỏ Trái đất và bên trong.
Kỹ thuật địa chấn mới này cung cấp một cách để thăm dò bên trong ngôi sao neutron, một nơi bí ẩn và suy đoán tuyệt vời. Áp lực và mật độ rất mãnh liệt ở đây đến nỗi lõi có thể chứa những hạt kỳ lạ được cho là chỉ tồn tại vào thời điểm xảy ra Vụ nổ lớn.
Tiến sĩ Anna Watts, thuộc Viện Vật lý thiên văn Max Planck ở Garched, đã thực hiện nghiên cứu này với sự hợp tác của Tiến sĩ Tod Strohmayer thuộc Trung tâm bay không gian NASA God Goddard ở Greenbelt, Maryland.
Strohmayer cho biết vụ nổ này, vụ nổ lớn nhất từng xảy ra, đã thực sự làm rung chuyển ngôi sao và thực sự bắt đầu nó rung như chuông. Các rung động được tạo ra trong vụ nổ, mặc dù mờ nhạt, cung cấp manh mối rất cụ thể về những vật thể kỳ quái này được tạo ra. Cũng giống như một chiếc chuông, một vòng sao neutron phụ thuộc vào cách sóng truyền qua các lớp có mật độ khác nhau, có thể là bùn hoặc rắn.
Một ngôi sao neutron là phần cốt lõi của một ngôi sao lớn gấp nhiều lần so với mặt trời. Một ngôi sao neutron chứa khoảng 1,4 khối lượng vật chất mặt trời được nhồi nhét vào một quả cầu chỉ dài khoảng 20 km. Hai nhà khoa học đã kiểm tra một ngôi sao neutron có tên SGR 1806-20, nằm cách Trái đất khoảng 40.000 năm ánh sáng trong chòm sao Nhân Mã. Vật thể nằm trong một lớp con gồm các sao neutron có từ tính cao gọi là nam châm.
Vào ngày 27 tháng 12 năm 2004, bề mặt của SGR 1806-20 đã trải qua một vụ nổ chưa từng có, sự kiện sáng nhất từng thấy từ bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Vụ nổ, được gọi là hyperflare, được gây ra bởi sự thay đổi đột ngột của từ trường cực mạnh Ngôi sao đã phá vỡ lớp vỏ, có khả năng tạo ra một trận động đất lớn. Sự kiện được phát hiện bởi nhiều đài quan sát không gian, bao gồm cả Rossi Explorer, đã quan sát ánh sáng tia X phát ra.
Strohmayer và Watts nghĩ rằng các dao động là bằng chứng của rung động toàn cầu trong lớp vỏ sao. Những rung động này tương tự như sóng S được quan sát thấy trong các trận động đất trên mặt đất, giống như một sóng di chuyển qua một sợi dây. Nghiên cứu của họ, dựa trên các quan sát rung động từ nguồn này của Tiến sĩ GianLuca Israel của Viện Vật lý thiên văn Quốc gia Ý, đã tìm thấy một số tần số mới trong quá trình siêu âm.
Sau đó, Watts và Strohmayer đã xác nhận các phép đo của họ bằng cách sử dụng Máy quang phổ mặt trời năng lượng cao của NASA, Ramaty, một đài quan sát mặt trời cũng ghi lại siêu sóng và tìm thấy bằng chứng đầu tiên về dao động tần số cao ở 625 Hz, cho thấy sóng truyền qua lớp vỏ theo chiều dọc.
Sự phong phú của tần số - tương tự như một hợp âm, trái ngược với một nốt nhạc - cho phép các nhà khoa học ước tính độ sâu của lớp vỏ sao neutron. Điều này dựa trên việc so sánh tần số từ các sóng truyền xung quanh lớp vỏ sao và từ những sóng truyền qua nó. Đường kính của một ngôi sao neutron là không chắc chắn, nhưng dựa trên ước tính khoảng 20 km, lớp vỏ sẽ sâu khoảng 1,6 km. Con số này, dựa trên các tần số quan sát được, phù hợp với ước tính lý thuyết.
Địa chấn Starquake hứa hẹn rất lớn cho việc xác định nhiều tính chất của sao neutron. Strohmayer và Watts đã phân tích dữ liệu Rossi được lưu trữ từ một hyperflare từ tính mờ năm 1998 (từ SGR 1900 + 14) và cũng tìm thấy dao động nói ở đây, mặc dù không đủ mạnh để xác định độ dày vỏ.
Một vụ nổ sao neutron lớn hơn được phát hiện trong tia X có thể tiết lộ những bí mật sâu sắc hơn, chẳng hạn như bản chất của vật chất ở lõi sao Star. Một khả năng thú vị là lõi có thể chứa quark miễn phí. Quark là các khối xây dựng của proton và neutron, và trong điều kiện bình thường luôn liên kết chặt chẽ với nhau. Tìm kiếm bằng chứng cho các quark miễn phí sẽ giúp hiểu được bản chất thực sự của vật chất và năng lượng. Các phòng thí nghiệm trên Trái đất, bao gồm các máy gia tốc hạt lớn, không thể tạo ra năng lượng cần thiết để tiết lộ các quark tự do.
Ngôi sao neutron là những phòng thí nghiệm tuyệt vời cho nghiên cứu vật lý cực đoan, ông Watts nói. Voi Chúng tôi rất thích có thể bẻ khóa, nhưng vì điều đó có lẽ sẽ không xảy ra, quan sát ảnh hưởng của một siêu từ tính lên một ngôi sao neutron có lẽ là điều tốt nhất tiếp theo.
Nguồn gốc: Xã hội Max Planck
