Sao lùn trắng cũng phát xung giống các Pulsar
Tham khảo tài liệu 'sao lùn trắng cũng phát xung giống các pulsar', tài liệu phổ thông, vật lý phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Sao lùn trắng cũng phát xung giống các
Pulsar
Tác giả: Thohry
15/01/2008
Các quan sát mới đây của kính thiên văn vũ trụ Suzaku, một
chương trình hợp tác giữa Cơ quan thám hiểm vũ trụ Nhật bản
JAXA và đài quan sát tia X của NASA đã đưa ra thách thức đối
với các nhà khoa học về những hiểu biết trước đây về các sao
lùn trắng. Các nhà thiên văn học vẫn tin rằng các sao lùn trắng
là xác chết của một ngôi sao đang từ từ nguội đi một cách im lìm
để rồi mờ dần và cuối cùng tắt hẳn. Nhưng các số liệu tìm được
mới đây đã đưa ra những suy luận khác hẳn.
Ít nhất có một sao lùn trắng với tên là AE Aquarii, đã phát ra các xung tia X có năng lượng cao
(tia X cứng) khi nó tự quay quanh trục của mình. “Chúng tôi quan sát được sự phát xung giống
các sao pulsar ở tinh vân Con Cua, nhưng đó lại từ một ngôi sao lùn trắng” Koji Mukai thuộc
Trung tâm bay Goddard của Nasa đã nói như vậy. Tinh vân Con Cua vốn là tàn dư của một ngôi
sao lớn đã kết thúc cuộc đời bằng một vụ nổ supernova khủng khiếp. Koji nói tiếp: ”Đây là lần
đầu tiên các quan sát thiên văn phát hiện được một ngôi sao lùn trắng lại có thể phát ra các
dạng sóng giống như từ một ngôi sao xung (pulsar) như vậy”.
Các sao lùn trắng và sao xung thuộc hai nhóm sao khác nhau, mặc dầu chúng đều được tạo
thành sau khi những ngôi sao thông thường chấm dứt cuộc đời của chúng. Sao lùn trắng được
sinh ra khi một ngôi sao có khối lượng tương tự với Mặt trời bị hết nhiên liệu hạt nhân. Khi các
lớp vỏ ngoài cùng bị thổi bạt vào trong khoảng không xung quanh, lõi của ngôi sao này, dưới tác
dụng của lực hấp dẫn, đã sụp đổ và co lại thành một khối cầu chỉ với kích thước của Trái đất,
nhưng khối lượng vẫn xấp xỉ Mặt trời !. Sao lùn trắng không tự sinh nhiệt mà chỉ còn số nhiệt dư
của ngôi sao tiền thân, vì có thể tích nhỏ bé cho nên nó rất nóng và sáng trắng. Sao lùn trắng sẽ
dần nguội đi qua hàng tỉ năm, cuối cùng chở thành không thể nhìn được nữa và có một cái tên
mới : sao lùn đen.
Sao xung hay pulsar là một dạng sao nơtron (neutron), đó là một lõi sao bị sụp đổ khi ngôi sao
tiền thân của nó có khối lượng cực lớn và kết thúc cuộc đời bằng một vụ nổ sao supernova. Ở
trên ta đã thấy sao lùn trắng có mật độ vật chất rất lớn, nhưng sao nơtron còn có mật độ lớn
hơn nhiều: bạn thử tưởng tượng một quả cầu có kích thước cỡ một thành phố nhưng lại có khối
lượng tới 1,3 lần Mặt trời. Các sao xung phát ra các sóng rađio và tia X dạng xung giống như
những tia sáng phát ra từ các cây đèn biển trên đại dương vậy.
Nhóm nghiên cứu dưới sự chỉ đạo của Yukikatsu Terada thuộc Học viện Nghiên cứu Vật lý và
Hóa học (RIKEN) ở Wako, Nhật bản, thực sự không hy vọng tìm thấy được một ngôi sao lùn
trắng lại phát ra xung như vậy. Ban đầu họ đã dự định tìm hiểu liệu các ngôi sao lùn trắng có gia
tốc được các hạt hạ nguyên tử lên tới gần vận tốc ánh sáng hay không. Nếu điều đó đựơc
khẳng định, có nghĩa là các ngôi sao lùn trắng chính là tác giả của rất nhiều các bức xạ vẫn
phóng ra ngang dọc trong vũ trụ và đôi khi ‘vướng’ phải Trái đất.
Một số các ngôi sao lùn trắng, trong đó có AE Aquarii, tự quay quanh trục rất nhanh và chúng có
từ trường lớn hơn từ trường của Trái đất tới hàng triệu lần. Các tính chất này kết hợp lại làm cho
chúng có khả năng phát ra các tia vũ trụ. Để tìm ra liệu đó có phải là sự thực hay không, Terada
và các đồng nghiệp đã quyết định nghiên cứu AE Aquarii với đài thiên văn Suzaku trong tháng
10/ 2005 và tháng 10/ 2006. Ngôi sao lùn trắng này cặp với một ngôi sao bình thuờng khác và
tạo thành một hệ sao đôi. Khí từ ngôi sao kia bị cuốn vào ngôi sao lùn trắng theo hình xoáy ốc,
nóng lên và phát ra các tia X dạng năng lượng thấp (tia X mềm). Nhưng đài Suzaku cũng phát
hiện được các xung nhọn của tia X năng lượng cao (cứng). Sau khi phân tích các số liệu, nhóm
nghiên cứu đã nhận ra rằng các xung tia X cứng rất phù hợp với chu kỳ quay của ngôi sao lùn
trắng AE Aquarii: một vòng hết 33 giây.
Các xung tia X cứng của Aquarii rất giống với các xung phát ra từ một pulsar ở trung tâm Tinh
vân Con Cua. Cả hai thiên thể này đều phát ra các xung giống kiểu như đèn hải đăng (hoặc đèn
xe cứu thương – ND), và các nhà khoa học cho rằng từ trường quay chính là nguyên nhân của
sự phát xung này. Theo các nhà thiên văn học thì những đường sức từ trường có cường độ rất
mạnh đã ‘bẫy’ các hạt tích điện lại, sau đó vung chúng ra xung quanh với tốc độ gần với vận tốc
ánh sáng. Sự tương tác của những hạt này với từ trường đã phát ra các chùm tia X. Terada nói:
“AE Aquarii có vẻ như là một ngôi sao lùn trắng tương đương với một pulsar. Bởi vì các pulsar
được biết như là nguồn phát ra các tia vũ trụ, điều này có nghĩa là các sao lùn trắng cũng đóng
góp một phần vào các tia vũ trụ năng lượng thấp trong thiên hà của chúng ta, mặc dầu chúng tỏ
ra trầm hơn”.
Được phóng lên quỹ đạo năm 2005, kính thiên văn Suzaku là chiếc thứ 5 trong loạt các vệ tinh
thiên văn Nhật bản nhằm nghiên cứu các nguồn phát tia X trong vũ trụ. Chương trình này đặt
dưói sự quản lý của Cơ quan vũ trụ Nhật bản JAXA, và bao gồm các hợp tác nghiên cứu chung
giữa các trường Đại học, Viện nghiên cứu của Nhật Bản với Trung tâm bay Goddard của
NASA., Hoa kỳ.
Sao lùn trắng AE Aquarii là ngôi sao đầu tiên thuộc dạng này được biết phát ra các xung tia X
giống như các pulsar, do có sự tự quay quanh trục và khả năng gia tốc hạt của mình (ảnh minh
họa).
Theo Astronomy.com
