Sao xung mili giây

12

Sao xung mili giây

Ứng viên Khoa học Vật lý và Toán học
V. A. BRONSHTEN

Như đã báo cáo trong «Kvant» (1983, số 12, trang 12), các nhà khoa học tương đối gần đây đã phát hiện ra hai trong số các sao xung nhanh nhất (cho đến nay). Một trong số chúng - nằm trong chòm sao Vulpecula - có chu kỳ khoảng 1,6 mili giây, cái còn lại, có thể nhìn thấy theo hướng của chòm sao Cygnus, quay với chu kỳ khoảng 6,1 mili giây.

Tại sao những ẩn tinh này lại thú vị và tại sao chúng ngay lập tức thu hút sự chú ý của các nhà khoa học?

Theo các khái niệm hiện đại, xung là những sao neutron có từ trường cực mạnh. Khi ngôi sao quay, người ta quan sát thấy các va chạm định kỳ trong vùng của chùm sóng vô tuyến có hướng ghi lại bức xạ dưới dạng các xung riêng lẻ theo chu kỳ quay của ngôi sao.

Sao neutron hình thành do quá trình đốt cháy nhiên liệu nhiệt hạch (hydro, heli, carbon, v.v.) bên trong các ngôi sao có khối lượng vượt quá khối lượng Mặt trời. Đầu tiên, hydro cháy hết, biến thành gel (quá trình này xảy ra ở độ sâu của Mặt trời và hầu hết các ngôi sao), sau đó gel bắt đầu cháy hết, sau đó là carbon, v.v. Chỉ có nguồn năng lượng duy trì trạng thái cân bằng, ngôi sao trải qua sự hoài nghi thảm khốc (có kích thước lên tới 10 km) và theo đó, tốc độ quay của nó tăng mạnh.

Nhưng bằng cách này người ta có thể xác định sự tồn tại của các ẩn tinh có chu kỳ quay khoảng một giây. Sự thật về sự hình thành của các xung mili giây đòi hỏi một lời giải thích đặc biệt.

Lời giải thích này được đề xuất đồng thời bởi hai nhóm nhà nghiên cứu - bốn nhà khoa học người Mỹ do M. Alpar đứng đầu và độc lập với họ là nhà vật lý thiên văn J. Srinivasan và nhà vật lý thiên văn người Hà Lan E. van den Heuvel. Đây là giả thuyết mà họ được hướng dẫn.

Giả sử rằng một hệ sao đôi từng được hình thành trong đó một ngôi sao (hãy gọi nó là A) vượt quá khối lượng của ngôi sao kia (thành phần B). Vài triệu năm trước, ngôi sao A, có khối lượng lớn hơn, là ngôi sao đầu tiên biến mất, phát triển quá mức và bắt đầu bay đi. Cùng lúc đó, một phần vật chất bắt đầu chảy sang ngôi sao B. Khi ngôi sao A hoàn toàn bị tước đoạt nguồn năng lượng nhiệt hạch, nó phát nổ như một siêu tân tinh và phần còn lại của nó tạo thành một ẩn tinh.

Trong khi đó, trữ lượng nhiên liệu hạt nhân ở sao B. Terrier cũng đã cạn kiệt, vật chất bắt đầu chảy từ nó đến sao xung (phần còn lại của sao A), và chuyển động quay của sao xung có thể tăng tốc rõ rệt. Rất có thể sau đó, ngôi sao B sẽ chịu chung số phận với ngôi sao A - nó sẽ phát nổ và tạo thành một ẩn tinh trẻ.

Trong khi phát triển giả thuyết của mình, các nhà khoa học này vẫn chưa biết về sự tồn tại của xung mili giây. Họ muốn giải thích các đặc tính của các ẩn tinh khác là một phần của hệ đôi và có tốc độ quay khá nhanh – với chu kỳ khoảng hàng chục mili giây. Việc phát hiện ra các sao xung nhanh nhất đã xác nhận giả thuyết này một cách đáng tin cậy.

Hóa ra sao xung trong chòm sao Cygnus thực sự là một phần của hệ thống nhị phân. Người ta đã xác định được rằng thời gian hình thành của sao xung này xung quanh tâm khối lượng của hệ thống là 120 ngày và quỹ đạo của nó gần như hình tròn. Thành phần thứ hai của hệ thống là một sao lùn trắng có khối lượng xấp xỉ một nửa Mặt trời.

Nhưng làm thế nào chúng ta có thể giải thích sự tồn tại của xung mili giây đầu tiên (trong chòm sao Vulpecula), xung này không phải là một phần của hệ nhị phân?

Theo Srinivasan Ivan den Heuvel, một hệ thống như vậy có thể bị phá hủy trong vụ nổ của sao B, do đó cả hai sao xung - tàn dư của sao A và B - phân tán theo các hướng khác nhau. Có những lời giải thích khác. Chắc chắn rằng những nghiên cứu sâu hơn sẽ dẫn đến nhiều điều thú vị trong việc tìm hiểu bản chất của những thiên thể tuyệt vời này.

Việc quan sát các xung mili giây có thể mang lại những kết quả cần thiết và rất quan trọng cho việc nghiên cứu hệ hành tinh của chúng ta. Thực tế là do sự chuyển động của Trái đất xung quanh char, tần số nghiên cứu các xung thay đổi theo chu kỳ hàng năm. Các nghiên cứu về những biến động hàng năm này giúp có thể xác định chính xác hơn các phương pháp cổ điển của cơ học thiên thể những sai lệch nhỏ nhất trong chuyển động của Trái đất dưới ảnh hưởng của quá trình đốt cháy các hành tinh khác (nhiễu loạn hành tinh), và do đó khối lượng của các hành tinh xáo trộn.

Và cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng đối với khoa học, các sao xung mili giây có thể trở thành một tiêu chuẩn mới về thời gian.