Trả lời bởi Tirth Thoria, yêu thích công nghệ và khoa học
1. Chúng rất khó tìm
(Ảnh 1)
Sao neutron thực sự rất nhỏ (và chúng khá hiếm trong vũ trụ để nói và có ý như vậy!). Chúng chỉ có bán kính khoảng 15 – 25 km, chỉ tương đương với một thành phố mà thôi! Chúng phần lớn được tìm thấy cùng với tàn tích siêu tân tinh (như Puppis A ở đây) hoặc được tìm thấy như một sao xung (pulsar). Chỉ có một sao neutron được tìm thấy riêng lẻ mà thôi. Hơi lo một chút, có một số sao neutron bị lôi đi trong không gian, gần như ta không thể phát hiện được chúng…
Sao xung (pulsar), nhân tiện nói, cũng là sao neutron. Các cực từ của sao neutron không được thẳng hàng với cực quay (nhắc nhẹ, Trái Đất cũng như thế), và cực từ của một sao neutron phát ra sóng radio. Thực tế, chúng rất giống ngọn hải đăng – Kính thiên văn radio có thể phát hiện các phát “nháy” khi chúng truyền tới Trái Đất, như một xung radio nhỉ. Sao phát xung (pulsing stars) = sao xung (pulsars). Không, tôi biết mà, chúng rất dễ liên tưởng đến nhau, đúng chứ?
2. Chúng vô cùng đậm đặc
Ý tôi đúng là vô cùng đậm đặc đấy. Lấy hai lần khối lượng mặt trời và nén chúng chỉ còn kích cỡ của Los Angeles đi, độ đậm đặc của sao neutron cỡ đó đấy. Nghe thật lố bịch nhỉ. Một mét khối vật chất của sao neutron sẽ có trọng lượng khoảng 400 tỷ tấn. Xấp xỉ khối lượng nước trong Đại Tây Dương! Thực tế, trung bình, sao neutron đậm đặc hơn cả hạt nhân nguyên tử (ít nhất là đậm đặc gấp đôi trong lõi của chúng).
3. Chúng khiến trọng lực loạn cả lên
Độ đậm đặc đó khiến trọng lực trên bề mặt sao trở nên vô cùng lớn. Vận tốc thoát khỏi bề mặt của một sao neutron loanh quanh một phần ba vận tốc ánh sáng. Bất cứ vật chất nào rơi xuống sao neutron có lẽ đều sẽ nát tanh bành bởi lực hút thuỷ triều kinh khủng khiếp rất lâu trước khi có thể tới gần được bề mặt ngôi sao. Khi vật chất rơi sâu hơn, nó sẽ nhanh chóng đạt tới vận tốc khoảng 100 triệu km/h. Va chạm với bề mặt sao ở vận tốc này, bất cứ vật chất nào đơn giản đều bị phá huỷ. Các nguyên tử đều sẽ bị phá vỡ. Hạt nhân nguyên tử sẽ bị vỡ thành từng mảnh, có lẽ sẽ tạo ra một vụ nổ hạt nhân ngắn ngủi. Số phận của bất cứ thứ gì rơi vào ngôi sao đều sẽ chấm dứt cả thôi, không thể nhận ra, như vật chất trên sao neutron mà thôi.
4. Chúng có thể bẻ cong ánh sáng
(Ảnh 2)
Một trong những hiện tượng thú vị khi có trường trọng lực mạnh là thấu kính trọng lực. Đặc biệt, bởi trọng lực có thể tương tác với photon, nó có thể bẻ cong ánh sáng xung quanh nó. Hiện tượng kì quái đó chính là khi bạn nhìn vào một sao neutron, bạn có thể nhìn thấy hơn một nửa nó cùng một lúc! Ánh sáng thoát ra khỏi bề mặt bên kia của ngôi sao bị bẻ cong, cho bạn nhìn thấy một thứ như trong ảnh. Nếu giả sử bạn có thể nhìn từ bề mặt ngôi sao, trông nó sẽ to hơn rất nhiều so với thực tế đấy!
5. Chúng thực ra không giống một ngôi sao lắm
Thực tế, sao neutron có cấu trúc gần giống với một hành tinh hơn là một ngôi sao. Dưới áp suất của lớp khí vật chất suy biến (electron degenerate gas) dày khoảng 1 mét, chúng có thể có lớp vỏ rắn. Rắn và cực kỳ cứng, sao neutron bắt đầu hoá rắn khi nhiệt độ bề mặt lạnh đi xuống dưới một triệu độ C. Các mô hình giả lập gần đây cho thấy rằng vỏ sao neutron cứng hơn thép khoảng 10 tỷ lần. Lớp vỏ này được dự đoán dày khoảng một dặm và vô cùng phẳng, do trường trọng lực quá mạnh nơi đây. Trước đây, người ta nghĩ rằng bất cứ “núi” nào trên sao neutron đều không thể cao hơn 5 mm – khiến chúng trở thành vật thể nhẵn nhất vũ trụ. Tuy nhiên, nếu các nghiên cứu gần đây chính xác, lớp vỏ này có thể đủ cứng để hỗ trợ những “ngọn núi” này cao hơn một chút. Chúng vẫn sẽ rất nhỏ, theo tiêu chuẩn trên Trái Đất, nhưng chúng có lẽ đủ lớn để việc quay quanh trục của nó tạo ra sóng trọng lực – những gợn sóng trong khoảng không thời gian được dự đoán bởi các phương trình Einsteins.
Bởi vì sao neutron có vỏ, nên chúng cũng sẽ có sao chấn (starquakes). Từ trường gây áp lực vào vỏ ngôi sao. Cuối cùng, chúng sẽ khiến lớp vỏ bị nứt. Với một vết nứt nghiêm trọng, lớp vỏ trượt và đường sức từ nối lại với nhau, cung cấp năng lượng cho một ngọn lửa bùng phát. Những sao chấn này phóng ra không gian một vụ nổ tia gamma!
6. Chúng quay vô cùng nhanh
Quay này á… Nhờ có sự bảo toàn momen động lượng, sao neutron quay vô cùng nhanh. Khi hình thành, vật chất của một ngôi sao nén lại rất nhanh khiến cho ngôi sao mới hình thành có thể quay vài vòng mỗi giây. Nếu một ngôi sao khác tới quá gần và bắt đầu mất dần vật chất cho sao neutron, sao neutron có thể còn quay nhanh hơn nữa, có thể tới vài trăm vòng mỗi giây. Như thế thật sự rất nhanh, vậy nên, bất chấp lực hấp dẫn, chúng có thể bắt đầu phình to ra do lực li tâm. Sao neutron có giảm dần dần tốc độ, dù giảm rất chậm. Thậm chí sau một triệu năm, chúng chỉ chậm đi khoảng vài phần trăm giây.
7. Chúng không được tạo bởi neutron
Ừm… không hẳn vậy. Thực tế, vật chất ở bề mặt sao neutron được cho là tạo bởi các nguyên tử thông thường. Không ai biết ở đó là gì. Một số nghĩ rằng nó có thể là nguyên tử sắt (một trong những dạng ổn định nhất của nguyên tử), trong khi số khác tin rằng nguyên tử sắt có thể “chìm nghỉm” dưới bề mặt, để lại chỉ những nguyên tử nhẹ hơn như heli. Nếu bạn mạo hiểm xuống bên dưới lớp vỏ, bạn sẽ tìm thấy những nguyên tử càng ngày càng nặng hơn. Những nguyên tố không phổ biến sẽ nằm dưới hàng cuối cùng của bảng tuần hoàn. Những nguyên tố không tên này sẽ thành từng mảnh trong thời gian nano giây trên Trái Đất, nhưng trong sao neutron, chúng được giữ ổn định dưới áp lực dữ dội ở lòng ngôi sao.
Cuối cùng, bạn có thể tới cái tên rất thú vị, đó là “giọt neutron” (neutron drip), nơi mà neutron thực sự bắt đầu rỏ rỉ từ hạt nhân nguyên tử. Từ đây trở vào trong, các nguyên tử thực sự bắt đầu trở nên càng ngày càng nhỏ, đắm chìm trong một biển siêu lỏng toàn neutron và electron. Cuối cùng, theo thời gian, bạn sẽ tới được lõi ngôi sao, chẳng còn một hạt nhân nguyên tử nào nữa. Chỉ một siêu lỏng toàn các vật chất siêu biến (superfluid of degenerate matter). Thực ra, không ai rõ liệu nó có còn là neutron lỏng hay không. Một số ủng hộ lõi sao gồm vật chất lạ (strange matter) hoặc hạt quark suy biến (quark degenerate matter).
Ngẫu nhiên thay, trong khi các tác giả khoa học viễn tưởng thường dùng khái niệm “neutronium”, phần lớn các nhà vật lý học không thích cái tên này cho lắm. Nếu bạn tham gia một bữa tiệc toàn các nhà vật lý học, tốt nhất là nên tránh dùng từ này.
8. Sự sống? Trên sao neutron ư? Không bao giờ…
Ừm, ok, không ai thực sự ủng hộ việc tìm kiếm sự sống trên sao neutron. Nhà du hành vũ trụ Frank Drake đưa ra đầu tiên, mỉa mai, để nhấn mạnh rằng sao neutron giống một hành tinh hơn là một ngôi sao. Trong một bài báo ngắn (thứ tôi đã tìm lên tìm xuống nhưng chưa thấy một bản sao nào cả), ông đã đưa ra ý tưởng rằng các sinh vật nhỏ cỡ hiển vi, với phương thức chuyển hoá dùng các phản ứng hạt nhân thay vì các phản ứng hoá học có thể tồn tại nơi đây. Do các phản ứng hạt nhân xảy ra nhanh hơn nhiều, các sinh vật hạt nhân này có thời gian sống ngắn hơn chúng ta rất nhiều, những người anh em hoá học. Dù vẫn chỉ là giả thuyết mà thôi.
Nguồn: 8 “sự thật” về sao neutron!