Tín dụng hình ảnh: NASA
Các nhà khoa học tại Viện Vật lý thiên văn Canada cho lý thuyết (CITA) và NASA đã nắm bắt chi tiết chưa từng có của dòng xoáy khí lơ lửng chỉ là một vài dặm từ bề mặt của một ngôi sao neutron, bản thân một hình cầu chỉ khoảng dặm mười qua.
Một vụ nổ lớn và hiếm gặp trên bề mặt của ngôi sao neutron này - đổ ra nhiều năng lượng hơn trong ba giờ so với Mặt trời trong 100 năm - chiếu sáng khu vực và cho phép các nhà khoa học theo dõi chi tiết về khu vực này chưa từng được tiết lộ trước đây. Họ có thể nhìn thấy các chi tiết tốt như vòng khí xoay quanh và chảy vào ngôi sao neutron khi chiếc nhẫn này vênh lên từ vụ nổ và sau đó từ từ lấy lại hình dạng ban đầu sau khoảng 1.000 giây.
Tất cả những điều này đã xảy ra cách Trái đất 25.000 năm ánh sáng, được ghi lại từng giây theo kiểu phim thông qua một quá trình gọi là quang phổ với thám hiểm thời gian tia X của NASA NASA Rossi.
Tiến sĩ David Ballantyne của CITA tại Đại học Toronto và Tiến sĩ Tod Strohmayer của Trung tâm bay không gian NASA God Godard ở Greenbelt, Md., Trình bày kết quả này trong một số sắp tới của Tạp chí Vật lý thiên văn. Quan sát này cung cấp cái nhìn sâu sắc mới về dòng chảy của một ngôi sao neutron (và có lẽ là một lỗ đen bồi), đĩa bồi thường, quá thường để giải quyết với cả những kính viễn vọng mạnh nhất.
“Đây là lần đầu tiên chúng ta đã có thể xem các khu vực bên trong của một đĩa bồi đắp dần, trong trường hợp này theo nghĩa đen một vài dặm từ bề mặt sao neutron, thay đổi cấu trúc của nó trong thời gian thực”, Ballantyne nói. Các đĩa bồi tích được biết là chảy xung quanh nhiều vật thể trong Vũ trụ, từ các ngôi sao mới hình thành đến các lỗ đen khổng lồ trong các quasar ở xa. Chi tiết về cách thức một luồng đĩa như vậy chỉ có thể được suy ra cho đến nay.
Một ngôi sao neutron là phần còn lại dày đặc của một ngôi sao phát nổ lớn hơn ít nhất tám lần so với Mặt trời. Ngôi sao neutron chứa khoảng một khối lượng mặt trời có khối lượng lớn được đóng gói trong một quả cầu không lớn hơn Toronto. Một đĩa bồi tụ đề cập đến dòng khí nóng (plasma) xoáy quanh các sao neutron và lỗ đen, bị thu hút bởi lực hấp dẫn mạnh mẽ của khu vực. Khí này thường được cung cấp bởi một ngôi sao lân cận.
Khi vật chất rơi xuống ngôi sao neutron, nó tạo ra một lớp vật liệu dài từ 10 đến 100 mét bao gồm chủ yếu là helium. Sự hợp nhất của helium thành carbon và các nguyên tố nặng khác giải phóng năng lượng to lớn và cung cấp năng lượng cho tia sáng tia X mạnh mẽ, mạnh mẽ hơn nhiều so với ánh sáng nhìn thấy. (Phản ứng tổng hợp hạt nhân là quá trình tương tự cung cấp năng lượng cho Mặt trời.) Những vụ nổ như vậy có thể xảy ra nhiều lần trong ngày trên một ngôi sao neutron và kéo dài trong khoảng 10 giây.
Những gì Ballantyne và Strohmayer quan sát được trên ngôi sao neutron này, được đặt tên là 4U 1820-30, là một siêu năng lực của Hồi giáo. Đây là những trường hợp hiếm hơn nhiều so với các vụ nổ thông thường, chạy bằng khí heli và giải phóng năng lượng gấp ngàn lần. Các nhà khoa học cho biết những siêu vụ nổ này là do sự tích tụ tro hạt nhân dưới dạng carbon từ phản ứng tổng hợp helium. Suy nghĩ hiện tại cho thấy phải mất vài năm để tro carbon tích tụ đến mức nó bắt đầu hợp nhất.
Siêu năng lượng quá sáng và dài đến nỗi nó hoạt động như một đốm sáng chiếu từ bề mặt sao neutron và lên vùng trong cùng của đĩa bồi tụ. Ánh sáng tia X từ các nguyên tử sắt được chiếu sáng trong đĩa bồi tụ, một quá trình gọi là huỳnh quang. Rossi Explorer đã nắm bắt được chữ ký đặc trưng của huỳnh quang sắt - đó là quang phổ của nó. Điều này, đến lượt nó, đã cung cấp thông tin về nhiệt độ, vận tốc và vị trí của sắt xung quanh ngôi sao neutron.
Nhà thám hiểm Rossi có thể có được một phép đo tốt về phổ huỳnh quang của các nguyên tử sắt cứ sau vài giây, thì Stro Stroayer nói. Thêm vào tất cả các thông tin này, chúng ta có được một hình ảnh về cách đĩa bồi tụ này bị biến dạng bởi vụ nổ nhiệt hạch. Đây là cái nhìn tốt nhất mà chúng ta có thể hy vọng có được, bởi vì độ phân giải cần thiết để thực sự xem hành động này là một hình ảnh, thay vì quang phổ, sẽ lớn hơn hàng tỷ lần so với những gì Kính viễn vọng Không gian Hubble cung cấp.
Các nhà khoa học cho biết các sao neutron vỡ hoạt động như một phòng thí nghiệm để nghiên cứu các đĩa bồi tụ, được nhìn thấy (nhưng ít chi tiết hơn) thông qua Vũ trụ xung quanh các lỗ đen sao gần đó và các thiên hà quasar cực xa. Các lỗ đen sao với các đĩa bồi tụ không tạo ra các vụ nổ tia X.
Rossi Explorer được ra mắt vào tháng 12 năm 1995 để quan sát các vật thể quay thay đổi nhanh, mạnh mẽ và nhanh chóng, chẳng hạn như các lỗ đen siêu lớn, hạt nhân thiên hà hoạt động, sao neutron và xung milli giây.
Nguồn gốc: NASA News Release
