Buzz
(Tổ Quốc) - Khối lượng mỗi cm3 có thể lên đến hơn 100 triệu tấn và một muỗng canh vật chất nặng bằng một quả núi trên Trái Đất. Sao neutron chắc chắn là một trong những thiên thể dày đặc nhất được biết đến trong vũ trụ.
Sao neutron là một trong những điểm kết thúc có thể có trong quá trình tiến hóa của một số ngôi sao khối lượng lớn. Ban đầu sao neutron chỉ tồn tại trên lý thuyết, nhưng vào năm 1967, các nhà khoa học đã phát hiện ra sao xung đầu tiên và chứng minh sự tồn tại của sao neutron.
Sao neutron được hình thành trong các vụ nổ siêu tân tinh và thường có tính đối xứng. Vì vậy, rất nhiều ngôi sao neutron không bao giờ rời khỏi khu vực vụ nổ nơi chúng hình thành. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, tính bất đối xứng trong vụ nổ lại tạo ra một lực đẩy lên các ngôi sao neutron và đưa chúng di chuyển ra khỏi khu vực tàn dư của vụ nổ.
Khám phá này là một trong bốn khám phá quan trọng nhất trong thiên văn học trong những năm 1960. Vì sao xung phát ra tín hiệu vô tuyến rất đều đặn, nên mọi người đã từng nghĩ rằng đó là tín hiệu từ một nền văn minh ngoài hành tinh, nhưng cuối cùng thì khoa học đã chứng minh được ra rằng nó thực sự là một ngôi sao neutron quay với tốc độ cao.
Lý do tại sao mật độ sao neutron lại rất lớn là do nó được hình thành do sự sụp đổ của một phần lõi của ngôi sao dưới tác dụng của lực hấp dẫn, và một lượng lớn khối lượng vật chất được tập trung vào một phạm vi không gian cực kỳ nhỏ, do đó khối lượng của sao neutron là cực kỳ lớn trong khi bán kính của nó rất nhỏ, thường vào khoảng 10 đến 20km.
Khối lượng của Trái Đất là khoảng 60 nghìn tỷ tấn và bán kính là 6.378km, nếu Trái Đất đi đến cuối vòng đời của mình và bị nén thành một ngôi sao neutron, thì bán kính của nó sẽ chỉ là 22 mét.
Sao xung là loại sao neutron quay nhanh và phát ra bức xạ cường độ cao, trong khi sao từ lại là tàn tích của sao có từ trường cực mạnh. Tất cả các loại sao neutron đều hình thành khi các ngôi sao có khối lượng lớn kết thúc vòng đời và hết nhiên liệu cho phản ứng tổng hợp hạt nhân, theo đó ngôi sao ban đầu không còn có thể tự chống lại sự sụp đổ của lực hấp dẫn.
Tại sao một vật thể lớn như vậy lại có thể bị nén lại thành kích thước nhỏ hơn ban đầu rất nhiều? Để hiểu được điều này, chúng ta cần bắt đầu từ cấu trúc vi mô của vật chất.
Vật chất thông thường trong vũ trụ được tạo thành từ các nguyên tử, nhưng nguyên tử không phải là một quả cầu rắn. Bên trong nguyên tử cũng chứa các khoảng trống không xác định giống như Hệ Mặt Trời của chúng ta. Mặt Trời chiếm 99% tổng khối lượng vật chất trong toàn bộ Hệ Mặt Trời, và hạt nhân của nguyên tử cũng chiếm đến 99% khối lượng của nguyên tử, trong đó các electron thường chuyển động tự do trong không gian rộng lớn này, tạo thành một lớp vỏ cứng được gọi là đám mây electron.
Nếu áp lực đủ lớn, lớp vỏ này sẽ vỡ vụn và các electron sẽ bị ép lại gần hạt nhân hoặc thậm chí rơi vào bên trong nó. Lúc này, cấu trúc của nguyên tử sẽ bị phá hủy và một lượng lớn vật chất có thể bị nén lại thành một thể tích rất nhỏ.
Sao từ là một dạng sao neutron với từ trường mạnh đến 10 mũ 11 tesla, lớn hơn từ trường của Trái Đất khoảng 2.500.000 tỉ lần. Để so sánh, từ trường quanh các nam châm siêu dẫn lưỡng cực của máy gia tốc hạt lớn LHC chỉ trong khoảng từ 0.54 đến 8.3 tesla. Sự tồn tại của sao từ lần đầu tiên được đề xuất bởi hai nhà thiên văn học Robert Duncan người Mỹ và Chrisopher Thompson người Canada vào những năm 1980.
Về lý thuyết, mật độ của sao neutron chỉ đứng sau lỗ đen, vì các nhà khoa học tin rằng thể tích của điểm kỳ dị được bao bọc trong ranh giới sự kiện của lỗ đen là 0, có nghĩa là mật độ của điểm kỳ dị lỗ đen là vô hạn. Tuy nhiên, con người hiện vẫn biết rất ít về lỗ đen, những gì bên trong một lỗ đen vẫn chưa được hiểu rõ và có thể vượt quá kiến thức hiện có của chúng ta. Do đó, các lý thuyết hiện có về bên trong một lỗ đen đều là giả thuyết và có thể không chính xác.
Ngoài mật độ cao của chúng, các sao neutron cũng được chia ra thành hai loại đặc biệt, một loại gọi là sao xung và loại khác được gọi là sao nam châm hoặc sao từ.
Từ trường của một nam châm mạnh hơn hàng nghìn lần so với từ trường của một ngôi sao neutron thông thường và mạnh hơn hàng trăm tỷ lần so với từ trường của Trái Đất. Sao xung (Pulsar) là một trong những hành tinh quay nhanh nhất trong vũ trụ. Tốc độ quay ở xích đạo của chúng thường lên tới hàng chục nghìn km mỗi giây và vận tốc thoát ra trên bề mặt cũng lớn tới hàng chục nghìn thậm chí hàng trăm nghìn km mỗi giây.
Trong một số tác phẩm khoa học viễn tưởng, chúng thậm chí còn được các nền văn minh tiên tiến ngoài hành tinh sử dụng trực tiếp làm vũ khí. Nếu hai ngôi sao neutron va chạm với nhau, nó cũng sẽ kích hoạt một vụ nổ tia gamma cực mạnh, giải phóng năng lượng trong một khoảng thời gian ngắn tương đương với tổng năng lượng do Mặt Trời giải phóng trong suốt vòng đời của mình.
Tham khảo: AFP, Reuters, ZME
