Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một nhóm các nhà khoa học đã thành công trong việc xác định bằng thực nghiệm các đặc điểm của các quá trình hạt nhân trong vật chất dày hơn mười triệu lần và nóng hơn 25 lần so với trung tâm mặt trời của chúng ta. Một kết quả của phép đo là các ngôi sao có khối lượng trung gian rất có khả năng phát nổ và không như được giả định cho đến bây giờ.
Những phát hiện này được công bố trên tạp chí khoa học Phys Review Letters . Họ nhấn mạnh các cơ hội hấp dẫn được cung cấp bởi các cơ sở máy gia tốc trong tương lai như FAIR trong việc tìm hiểu các quá trình xác định sự tiến hóa của Vũ trụ.
Các ngôi sao có con đường tiến hóa khác nhau tùy thuộc vào khối lượng của chúng. Những ngôi sao có khối lượng thấp như Mặt trời cuối cùng sẽ trở thành sao lùn trắng. Mặt khác, các ngôi sao khổng lồ kết thúc bằng vụ nổ ngoạn mục được gọi là siêu tân tinh để lại một ngôi sao neutron hoặc lỗ đen phía sau. Số phận của cả các ngôi sao có khối lượng thấp và cao đều được hiểu rõ nhưng tình hình đối với các ngôi sao có khối lượng trung bình, nặng từ bảy đến mười một lần so với Mặt trời vẫn chưa rõ ràng. Đây là điều đáng ngạc nhiên vì các ngôi sao có khối lượng trung gian đang thịnh hành trong Thiên hà của chúng ta.
Giáo sư Gabriel Martínez-Pinedo thuộc khoa nghiên cứu của GSI và Viện nghiên cứu của Viện Kernphysik, TU Darmstadt giải thích: “Số phận cuối cùng của các ngôi sao có khối lượng trung gian phụ thuộc vào một chi tiết nhỏ, cụ thể là đồng vị neon-20 dễ dàng bắt giữ các electron trong lõi sao như thế nào. Tùy thuộc vào tốc độ bắt electron này, ngôi sao sẽ bị phá vỡ trong vụ nổ nhiệt hạch hoặc nó sẽ sụp đổ để tạo thành một ngôi sao neutron”.
Giáo sư Karlheinz Langanke, Giám đốc nghiên cứu của GSI và FAIR, cho biết thêm: “Công việc này bắt đầu khi chúng tôi nhận ra rằng một sự triệt tiêu mạnh mẽ và do đó trước đây bị bỏ qua và chưa biết về thực nghiệm, sự chuyển đổi giữa các trạng thái cơ bản của neon-20 và fluorine-20 là một phần quan trọng thông tin cần thiết để xác định tốc độ bắt electron trong các ngôi sao khối lượng trung gian.”
Bằng cách kết hợp các phép đo chính xác về sự phân rã beta của flo-20 và các tính toán lý thuyết, sự hợp tác quốc tế của các nhà vật lý với sự tham gia của GSI và TU Darmstadt đã thành công trong việc xác định tỷ lệ quan trọng này. Thí nghiệm diễn ra trong điều kiện yên bình hơn nhiều so với những gì được tìm thấy trong các ngôi sao, cụ thể là tại Phòng thí nghiệm Máy gia tốc của Đại học Jyväskylä. Các phép đo cho thấy sự chuyển đổi mạnh mẽ đáng ngạc nhiên giữa trạng thái cơ bản của neon-20 và flo-20 dẫn đến sự bắt giữ electron trong neon-20 xảy ra với mật độ thấp hơn so với trước đây. Đối với ngôi sao, điều này ngụ ý rằng trái ngược với các giả định trước đây, nó có nhiều khả năng bị phá vỡ bởi vụ nổ nhiệt hạch hơn là sụp đổ thành một ngôi sao neutron.
Vì các vụ nổ nhiệt hạch đẩy ra nhiều vật chất hơn so với các vụ nổ do sự sụp đổ của lực hấp dẫn nên kết quả có ý nghĩa đối với sự tiến hóa hóa học của thiên hà. Vật liệu bị đẩy ra rất giàu titan-50, crom-54 và sắt-60. Do đó, các tỷ lệ đồng vị titan và crom bất thường được tìm thấy trong một số thiên thạch và việc phát hiện ra sắt-60 trong trầm tích dưới biển sâu có thể được tạo ra bởi các ngôi sao có khối lượng trung gian và chỉ ra rằng chúng đã phát nổ ở vùng lân cận thiên hà của chúng ta ở xa (hàng tỷ năm) và không quá xa (hàng triệu năm).
Theo những phát hiện mới này, số phận có thể xảy ra nhất của các ngôi sao có khối lượng trung gian dường như là một vụ nổ nhiệt hạch tạo ra siêu tân tinh loại Ia và một sao lùn trắng đặc biệt được gọi là sao lùn trắng oxy-neon. Việc phát hiện (không) các sao lùn trắng như vậy trong tương lai sẽ cung cấp những hiểu biết quan trọng về cơ chế nổ. Một câu hỏi mở khác là vai trò của sự đối lưu – sự chuyển động lớn của vật chất trong phần bên trong của ngôi sao – trong vụ nổ.
Tại các trung tâm máy gia tốc hiện tại và tương lai như dự án FAIR quốc tế (Cơ sở nghiên cứu Antiproton và Ion) hiện đang được xây dựng tại GSI, các đồng vị mới chưa được điều tra và các thuộc tính của chúng có thể được điều tra. Do đó, các nhà khoa học tiếp tục đưa vũ trụ vào phòng thí nghiệm để trả lời các câu hỏi chưa được giải quyết về vũ trụ của chúng ta.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Hiệp hội Helmholtz . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :