Vén bức màn bí mật che phủ sao neutron

Bài đăng trên baodatviet.vn

NASA vừa thu thập bằng chứng về sự tồn tại của lớp màng cacbon mỏng trên bề mặt sao neutron, sản phẩm của vụ nổ sao siêu mới tên là Cassiopeia A, cách Trái Đất 11.000 năm ánh sáng.

Cassiopeia A, ảnh chụp bằng kính thiên văn Chandra của NASA.

Hiện tượng này được kính thiên văn tia X Chandra của NASA phát hiện, vén bức màn bí mật che phủ suốt 10 năm xung quanh ngôi sao này.

Tiến sĩ Wynn Ho, ĐH Southampton, tác giả của tài liệu mới được công bố trên tạp chí khoa học Nature, cho biết: “Ngôi sao đặc nằm ở trung tâm của đám mây vốn là một bí ẩn kể từ khi nó được phát hiện. Nhưng cuối cùng, chúng ta cũng tìm hiểu được cấu tạo của nó".

Bằng cách phân tích quang phổ từ kính Chandra, Ho và cộng sự của mình là Craig Heinke, ĐH Alberta xác định, sao neutron có một lớp màng rất mỏng cacbon. Đây là lần đầu tiên thành phần vỏ của một sao neutron được xác nhận.

Bức ảnh đầu tiên của kính thiên văn Chandra của Cassiopeia A vào năm 1999 đã tìm ra một điểm nguồn phát tia X ở tâm của nó. Vật thể đó được cho là một sao neutron, tàn tích đặc trưng của một ngôi sao đã phát nổ, nhưng các nhà nghiên cứu vẫn không thể hiểu các đặc tính của nó.

Bất chấp các phỏng đoán của các nhà thiên văn, vật thể này không cho thấy nó phát ra tia X hay các sóng vô tuyến hoặc bất kỳ dấu hiệu nào của hoạt động phát xung vô tuyến.

Vị trí của sao neutron nằm ở trung tâm của đám mây bụi khí.

Thông thường, các sao neutron quay rất nhanh và phát luồng xung hẹp quét qua Trái Đất thành từng đợt. Riêng trường hợp này, lớp vỏ cacbon bao quanh ngôi sao khiến xung phát đều ra xung quanh như bóng đèn điện tỏa sáng, khiến các thiết bị thông thường không phát hiện thay đổi về độ mạnh của các xung được phát ra.

“Lớp cacbon có thể giải đáp đơn giản câu hỏi lớn về sao neutron trong Cassiopeia A trong khi mọi người đều mong đợi một lời giải thích ly kỳ”, Craig Heinke nói.

Cacbon ở đây là kết quả của một sự kết hợp vật chất bị hút trở lại sau vụ nổ sao và phản ứng hạt nhân trên bề mặt nóng của sao neutron sẽ biến đổi hydro và heli thành cacbon.

Không giống như phần lớn các thiên thể, sao neutron có kích thước rất nhỏ. Một sao neutron điển hình thường có kích thước hơn 20km. Lớp vỏ của chúng còn nhỏ hơn thế nhiều lần. Các nhà nghiên cứu tính toán rằng, lớp màng cacbon trên có độ dày khoảng 10cm bởi vì chịu tác dụng của lực hấp dẫn trên bề mặt gấp 100 tỉ lần trên bề mặt Trái Đất.

“Với những ai nghĩ các thiên thể có kích thước khổng lồ thì đây sẽ là một điều bất ngờ rằng, chúng ta có thể nghiên cứu một thiên thể nhỏ như vậy. Và cũng rất thú vị khi thấy rằng, lớp màng mỏng bao quanh ngôi sao này lại đóng một vai trò quan trọng đến vậy khi làm bối rối các nhà nghiên cứu”, Ho nói.

Tuổi ước tính của sao neutron này chỉ khoảng 330 năm, trẻ hơn gấp 10 lần các sao neutron khác cũng có sự phát xạ bề mặt. Vì vậy, nó là "cánh cửa" duy nhất cho ta biết về một sao neutron đang nguội đi như thế nào.

Sao neutron có nhân đặc với mật độ vô cùng lớn, hình thành khi một ngôi sao lớn phát nổ ở giai đoạn cuối của mình. Vụ nổ thổi tung lớp vỏ ngoài của nó và hình thành một đám khí bụi. Được nén rất chặt bởi lực hấp dẫn, một thìa cà phê vật chất của sao neutron có thể nặng hàng tỉ tấn. Các nguyên tố nặng bị thổi tung vào vũ trụ sẽ hình thành các hành tinh đá như Trái Đất. Từ đó, có thể kết luận rằng, cơ thể con người được tạo thành từ bụi sao.

Vũ Lộc (tổng hợp)