Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một pulsar bất thường – một trong những “ngọn hải đăng” sao băng từ tính của không gian sâu phát ra sóng vô tuyến tập trung cao từ các cực từ của nó. Điều này là bất thường bởi vì khối lượng của hai ngôi sao neutron của nó khá khác nhau – với một cái lớn hơn nhiều so với cái kia. Bước đột phá cung cấp manh mối về những bí ẩn chưa được giải quyết trong vật lý thiên văn – bao gồm tốc độ mở rộng của Vũ trụ (hằng số Hubble).
Một bước đột phá quan trọng trong cách chúng ta có thể hiểu được các vụ va chạm sao chết và sự mở rộng của Vũ trụ đã được thực hiện bởi một nhóm quốc tế, dẫn đầu là Đại học East Anglia.
Họ đã phát hiện ra một pulsar khác thường – một trong những “ngọn hải đăng” sao băng từ tính của không gian sâu phát ra sóng vô tuyến tập trung cao từ các cực từ của nó.
Pulsar mới được phát hiện (được gọi là PSR J1913 + 1102) là một phần của hệ thống nhị phân – có nghĩa là nó bị khóa trong quỹ đạo cực kỳ chặt chẽ với một ngôi sao neutron khác.
Sao neutron là tàn dư sao chết của siêu tân tinh. Chúng được tạo thành từ vật chất dày đặc nhất được biết đến – đóng gói hàng trăm nghìn lần khối lượng Trái đất vào một quả cầu có kích thước bằng một thành phố.
Trong khoảng nửa tỷ năm nữa, hai ngôi sao neutron sẽ va chạm với nhau, giải phóng một lượng năng lượng đáng kinh ngạc dưới dạng sóng hấp dẫn và ánh sáng.
Nhưng pulsar mới được phát hiện là không bình thường vì khối lượng của hai ngôi sao neutron của nó khá khác nhau – với một cái lớn hơn nhiều so với cái kia.
Hệ thống bất đối xứng này mang lại cho các nhà khoa học niềm tin rằng các vụ sáp nhập sao neutron kép sẽ cung cấp manh mối quan trọng về những bí ẩn chưa được giải quyết trong vật lý thiên văn – bao gồm xác định chính xác hơn về tốc độ giãn nở của Vũ trụ, được gọi là hằng số Hubble.
Phát hiện này được công bố ngày hôm nay trên tạp chí Nature, được thực hiện bằng kính viễn vọng vô tuyến Arecibo ở Puerto Rico.
Trưởng nhóm nghiên cứu, Tiến sĩ Robert Ferdman từ Trường Vật lý của UEA cho biết: “Quay trở lại năm 2017, các nhà khoa học tại Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế tia laser (LIGO) lần đầu tiên phát hiện sự hợp nhất của hai ngôi sao neutron.
“Sự kiện này đã gây ra những gợn sóng hấp dẫn xuyên qua kết cấu của không gian thời gian, như dự đoán của Albert Einstein hơn một thế kỷ trước.”
Được biết đến với cái tên GW170817, sự kiện ngoạn mục này cũng được nhìn thấy bằng kính viễn vọng truyền thống tại các đài thiên văn trên khắp thế giới, xác định vị trí của nó trong một thiên hà xa xôi, cách Dải Ngân hà của chúng ta 130 triệu năm ánh sáng.
Nó đã xác nhận rằng hiện tượng vụ nổ tia gamma ngắn là do sự hợp nhất của hai ngôi sao neutron. Và giờ đây chúng được cho là “các nhà máy” sản xuất hầu hết các nguyên tố nặng nhất trong Vũ trụ, như vàng.
Sức mạnh được giải phóng trong một phần của giây khi hai ngôi sao neutron hợp nhất là rất lớn – ước tính lớn hơn hàng chục lần so với tất cả các ngôi sao trong Vũ trụ cộng lại.
Vì vậy, sự kiện GW170817 không gây ngạc nhiên. Nhưng lượng vật chất khổng lồ được đẩy ra từ vụ sáp nhập và độ sáng của nó là một bí ẩn bất ngờ.
Hầu hết các lý thuyết về sự kiện này đều cho rằng các sao neutron bị khóa trong các hệ nhị phân có khối lượng rất giống nhau.
Phát hiện mới của các nhà thiên văn học thay đổi những giả định này. Họ đã phát hiện ra một hệ nhị phân chứa hai ngôi sao neutron có khối lượng rất khác nhau.
Những ngôi sao này sẽ va chạm và hợp nhất trong khoảng 470 triệu năm, có vẻ như là một thời gian dài, nhưng nó chỉ là một phần nhỏ trong thời đại của Vũ trụ.
Bởi vì một ngôi sao neutron lớn hơn đáng kể, ảnh hưởng lực hấp dẫn của nó sẽ làm biến dạng hình dạng của ngôi sao đồng hành của nó – tước đi một lượng lớn vật chất ngay trước khi chúng thực sự hợp nhất và có khả năng phá vỡ nó hoàn toàn.
“Sự gián đoạn thủy triều” này đẩy ra một lượng lớn vật liệu nóng hơn dự kiến cho các hệ thống nhị phân có khối lượng bằng nhau, dẫn đến phát xạ mạnh hơn.
Mặc dù GW170817 có thể được giải thích bằng các lý thuyết khác, các nhà khoa học có thể xác nhận rằng một hệ thống mẹ của các sao neutron có khối lượng khác nhau đáng kể, tương tự như hệ thống PSR J1913 + 1102, là một lời giải thích rất hợp lý.
Có lẽ quan trọng hơn, phát hiện nhấn mạnh rằng có rất nhiều hệ thống trong số đó ngoài kia – chiếm hơn một trong 10 nhị phân sao đôi neutron.
Đồng tác giả Tiến sĩ Paulo Freire từ Viện Thiên văn vô tuyến Max Planck ở Bon, Đức, cho biết: “Sự gián đoạn như vậy sẽ cho phép các nhà vật lý thiên văn có được manh mối mới về vật chất kỳ lạ tạo nên nội thất của những vật thể cực đoan, dày đặc này.”
Vấn đề này vẫn còn là một bí ẩn lớn – nó dày đặc đến nỗi các nhà khoa học vẫn không biết nó thực sự được làm từ gì. Những mật độ này vượt xa những gì chúng ta có thể tái tạo trong các phòng thí nghiệm trên Trái đất.
Sự phá vỡ của sao neutron nhẹ hơn cũng sẽ tăng cường độ sáng của vật liệu được đẩy ra bởi sự hợp nhất. Điều này có nghĩa là cùng với các máy dò sóng hấp dẫn như LIGO có trụ sở tại Hoa Kỳ và máy dò Virgo có trụ sở tại châu Âu, các nhà khoa học cũng sẽ có thể quan sát chúng bằng kính viễn vọng thông thường.
Tiến sĩ Ferdman nói thêm: “Thật thú vị, điều này cũng có thể cho phép đo hằng số Hubble hoàn toàn độc lập – tốc độ vũ trụ đang giãn nở. Hai phương pháp chính để thực hiện điều này hiện đang mâu thuẫn với nhau, vì vậy đây là một cách quan trọng để phá vỡ bế tắc và hiểu chi tiết hơn về cách thức Vũ trụ phát triển. “
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học East Anglia . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :