Sao Neutron được hình thành như thế nào? - Thiên Văn Học Tập 32 _ Tri thức nhân loại

Sau Neutron Thiên văn học Tập 32 Khi một ngôi sao có khối lượng gấp 8 đến 20 mặt trời kết thúc vòng đời của nó Nó sẽ xảy ra một vụ nổ Một siêu tân tinh Và khi tất cả kết thúc Có vài triệu tấn plasma siêu nóng mở rộng ra khỏi địa điểm vụ nổ Với tốc độ bằng một phần tốc độ ánh sáng Toàn bộ một mớ năng lượng được giải phóng dưới dạng ánh sáng và neutrino Một quả cầu lượng tử nhỏ kỳ dị ở trung tâm Được cấu tạo gần như hoàn toàn bởi các neutron Các đặc tính của ngôi sao neutron này gần như kỳ lạ Giống như những thứ có trong vũ trụ Và nếu tất cả đều có vẻ xa lạ với bạn Thì không sao cả Trong một thời gian ngắn Các nhà thiên văn tự hỏi Liệu người ngoài hành tinh có thực sự đứng sau những gì họ đang thấy hay không? Lần cuối cùng khi chúng ta rời khỏi lõi của một ngôi sao có khối lượng lớn Đó là một điều tồi tệ Milli giây trước Nó đang hợp nhất silic thành sắc Nhưng bây giờ Nó đang rụt đổ dưới lực hấp dẫn cực mạnh của chính nó Rất nhiều xảy ra trong một phần của giây Ở những ngôi sao có khối lượng thấp hơn Lõi tự hỗ trợ thông qua áp sốc thoải hóa electron Electron Degeneracy Pressure Kết quả của một quy tắc trong cơ học lượng tử nói rằng Các electron chống lại viên ép chặt vào nhau một cách kịch liệt Nhưng ngay cả sự thoải hóa electron Cũng không thể ngăn chặn sự sụp đổ Nếu lõi có khối lượng lớn hơn khoảng 1,4 lần khối lượng của mặt trời Đó chỉ là quá nhiều sức chịu đựng Và sự sụp đổ vẫn tiếp tục Dưới những áp lực khổng lồ này Một điều buồn cười xảy ra Các proton, electron và các hạt hạ nguyên tử khác bị đập vào nhau Và chúng hợp nhất để tạo thành neutron Và điều này xảy ra với gần như tất cả trong số chúng Khi lõi sụp đổ xuống đường kính khoảng 20 km Về cơ bản, nó là một quả cầu neutron Với một số proton và electron ở đây vẫn tồn tại Và một lớp vỏ vật chất bình thường Nhưng bị nén mạnh từ trên Khi điều này xảy ra, một hiệu ứng khác lại xuất hiện Neutron thoải hóa Giống như các electron, neutron chống lại viên bị ép quá chặt vào nhau Nhưng lần này, sức mạnh của áp sốt mạnh hơn rất nhiều so với các electron Nếu lõi nhỏ hơn khoảng 2,8 lần khối lượng mặt trời Thì sự sụp đổ sẽ tạo thành một bức tường Nó dừng lại Điều này tạo ra một sóng xung kích cực lớn Cùng với một đám các hạt hạ nguyên tử năng lượng Được gọi là neutrino Nổ ra bên ngoài, thổi bay ngôi sao Những gì còn lại của lõi Sau khi làng khói ẩn dụ tan đi Là một ngôi sao neutron Một trong những vật thể kỳ lạ nhất trong vũ trụ Một ngôi sao như vậy sẽ cực kỳ quái lạ Khối lượng của nó sẽ nhiều hơn toàn bộ mặt trời Tất cả được đóng gói thành một hình cầu Có chiều ngang 20 km Bây giờ, chúng ta hãy dừng lại ở đó một giây Và để nó chìm xuống Mặt trời có khối lượng gấp 300.000 lần trái đất Hãy tưởng tượng gói tất cả những thứ đó vào một quả bóng Có kích thước của một thành phố nhỏ Hãy nghĩ về nó theo cách này Bạn chủ yếu là không gian trống Mỗi nguyên tử trong cơ thể của bạn Đều có một hạt nhân được tạo thành Từ các hạt neutron và proton Được đóng gói chặt chẽ Và các electron quay xung quanh bên ngoài chúng Nếu bạn có thể phóng đại một nguyên tử Có chiều ngang 100m Thì hạt nhân sẽ có kích thước gần bằng một viên bi Hãy tưởng tượng tất cả không gian trống Giữa hạt nhân và các electron Đó là một nguyên tử bình thường Nhưng trong một ngôi sao neutron Tất cả không gian đó sẽ chứa đầy neutron Tất cả Mọi ngóc ngách bên trong ngôi sao neutron Đều có vật chất ở trong đó Cho đến tận quy mô của một hạt nhân nguyên tử Đây là những gì mang lại cho một ngôi sao neutron Đặc tính rất kỳ quạt của nó Sao neutron dày đặc một cách kỳ lạ Một cm khối neutronium Như thường được gọi là sao neutron Có khối lượng khoảng 400 triệu tấn Đại khái là bằng tổng khối lượng Hãy tưởng tượng một vài trăm triệu chiếc xe Bị nghiền nát cho đến khi tất cả chúng Có thể nằm gọn bên trong một viên xỉ ngầu sáu mặt này Đó là neutronium Nó dày đặc đến mức, theo như người ta nói Vật chất bình thường là một môi trường chân không bị ô nhiễm nhẹ Nếu bạn đặt nó trên mặt đất Nó sẽ rơi xuyên qua trại đất Bây giờ, bất cứ thứ gì dày đặc Đều có một lực hấp dẫn lớn Nếu bạn đang ở trên bề mặt của một ngôi sao neutron thì Rõ ràng là bạn sẽ chết ngay lập tức Bị sang phẳng xuống độ dày Chỉ bằng một vài nguyên tử Và đó là bởi vì Một ngôi sao neutron điển hình Có trọng lực bề mặt mạnh hơn trại đất 100 tỷ lần Nếu bạn có khối lượng khoảng 77 kg trên trại đất Thì trên một ngôi sao neutron Bạn sẽ nặng hơn 7.000 tỷ kg Đó là trọng lượng gấp 23.000 lần Trọng lượng của tòa nhà Empire State Nhưng đợi đã, còn nữa Trong phần giới thiệu của chúng ta về hệ mặt trời Tôi đã đề cập rằng Khi bạn lấy một vật thể đang quay và thù nhỏ nó Vòng quay sẽ tăng lên Ví dụ thông thường là một vận động viên trượt băng Đang ôm cánh tay của mình Tăng vòng quay của anh ta Cho đến khi anh ta mở đi Điều này cũng đúng đối với lợi của ngôi sao Khi nó sụp đổ thành một ngôi sao neutron Nó có thể đã quay rất chậm trước siêu tần tinh Thậm chí có thể mất nhiều tuần mới quay một vòng Nhưng khi nó còn lại chỉ còn 20 km Và trở thành một ngôi sao neutron Vòng quay đó sẽ tăng thêm rất nhiều Một ngôi sao neutron mới được đút Có thể quay nhiều vòng mỗi giây Do đó, tư trường cũng tăng lên Một ngôi sao như mặt trời Có cường độ tư trường tổng thể không quá khác biệt so với trái đất Nhưng khi lõi đó sụp đổ Cường độ của tư trường tăng vọt Và một ngôi sao neutron Có thể dễ dàng có tư trường mạnh hơn mặt trời Vài nghìn tỷ lần Điều đó đủ mạnh để xóa nợ cho bạn Ở khoảng cách xa hàng trăm nghìn km Tất cả những đặc tính này Đều làm tan chảy não của chúng ta Nhưng chúng có thật không? Một vật thể như thế này Có thể thực sự tồn tại Ồ, vâng Ngôi sao neutron đầu tiên Được phát hiện vào năm 1965 Mặc dù không được công nhận vào thời điểm đó Vài năm sau Một ngôi sao khác được tìm thấy Và lần này Được xác định chính xác Là một ngôi sao neutron Nhưng sau đó Mọi thứ trở nên kỳ lạ Năm 1967 Joyce Lynn Bell Là một sinh viên tốt nghiệp Đã giúp chế tạo một kính biển vọng vô tuyến Có một tín hiệu nhiễu liên tục Trong dữ liệu của họ Mà dường như họ không thể khắc phục được Bell nghiên cứu nó đêm này qua đêm khác Cuối cùng phát hiện ra rằng Một tín hiệu nhiễu đó Không phải là vấn đề với dữ liệu của họ Nó là từ một đối tượng thiên văn thực tế Cô đã phát hiện ra sao sung đầu tiên được biết đến Sao sung là sao neutron Tóm lại Sự quay nhanh của chúng Cùng với tư trường cực mạnh của chúng Phóng ra các chùm năng lượng kép Ra khỏi ngôi sao Giống như các chùm từ một ngọn hải đăng Các chùm tia quét xung quanh khi ngôi sao quay Và từ trái đất Chúng ta thấy đây là một sung Một đống sáng Có độ sáng tăng lên Sung này có thể được phát hiện Trong ánh sáng nhìn thấy được Sóng vô tuyến Và thậm chí Cả tia x Vòng quay của một ngôi sao neutron Ổn định một cách đáng kinh ngạc Làm cho những sung này Hoạt động giống như một chiếc đồng hồ vũ trụ Được hẹn giờ rất chính xác Vào năm 1967 Không ai có thể tin được Một vật thể tự nhiên Có thể làm được điều này Và vật thể này Được đặt cho cái tên nửa đùa nửa thật Là LGM-1 Little Green Man 1 Bây giờ Chúng ta biết hơn 1.000 sao sung Chỉ trong thiên hạ của chúng ta Và chúng ta biết Chúng là lõi còn sót lại Của những ngôi sao lớn đã phát nổ Một số quay với thời gian dài nhiều giây Hoặc thậm chí vài phút Một số nằm trong hệ thống đôi Một ngôi sao bình thường khác quay quanh chúng Nếu chúng ở đủ gần nhau Ngôi sao neutron Có thể tách vật chất ra khỏi ngôi sao kia Và ăn nó Điều này làm tăng vòng quay của sao sung Và chúng ta biết Một số có tốc độ quay cực kỳ nhanh Một số quay hàng trăm lần mỗi giây Chúng được gọi là các sao sung mili giây Và nếu chúng quay nhanh hơn nhiều Thì lực ly tâm sẽ xé toạt chúng Bất chấp lực hấp dẫn rất lớn của chúng Ngay cả sau 1.000 năm Một sao sung Vẫn có thể là một lực lượng đáng để tính đến Có một sao sung Ở trung tâm của tinh vân con cua Crab Nebula Phần còn lại của một ngôi sao đã phát nổ Để tạo ra tàn tích siêu tân tinh đó Một phần đáng kể ánh sáng phát ra từ tinh vân Được cung cấp năng lượng bởi chính pulsar Đầu ra dữ dội của nó Cung cấp năng lượng cho tinh vân Khiến nó phát sáng rực rỡ Ngay cả sau một thiên niên kỷ Tôi đang nói với bạn Nghĩ về những ngôi sao neutron Khiến tôi giận hết cả tóc gáy Và tôi thậm chí Còn chưa đề cập đến sao tự Magnetars Sao neutron Không chỉ là những quả cầu neutron nhỏ kỳ lạ Chúng có một lớp vỏ Có thể dày vài cm Được làm bằng vật chất có độ nén cao Nhưng ít nhiều là vật chất bình thường Bị ép lại thành một dạng tinh thể có độ cứng cao Từ trường của ngôi sao xuyên qua lớp vỏ tinh thể này Và trải ra một khoảng khá xa Ở một số ngôi sao neutron Từ trường thậm chí còn mạnh hơn bình thường một chút Mạnh gấp triệu tỷ lần so với mặt trời Những ngôi sao neutron này Được đặt tên là sao tự Chúng tương đối hiếm Có thể 10% của tất cả các sao neutron Được sinh ra dưới dạng sao tự Và chúng có thời gian sống ngắn Từ trường mạnh đến mức Nó hoạt động giống như phanh trên một chiếc ô tô Làm chậm tốc độ quay của sao neutron Sự quay đó giúp cung cấp năng lượng cho từ trường Vì vậy, từ trường yếu đi khi ngôi sao quay chậm lại Nhưng khi chúng ở xung quanh Sao tự là những vật thể có nhiều tự tính nhất trong vũ trụ Và với sức mạnh to lớn Đi kèm với trách nhiệm lớn lao Trong một ngôi sao neutron Lớp vỏ và từ trường bị khóa lại với nhau Do đó, sự thay đổi của một cái này Sẽ ảnh hưởng đến cái kia Lớp vỏ của ngôi sao đang chịu sức căng đáng kinh ngạc Do trọng lực mạnh và quay nhanh Nếu cấu trúc bị trường Nó có thể bị vỡ Tạo ra một trận động sao Giống như một trận động đất trên trại đất Nhưng chỉ mạnh hơn một chút Trong một trận động đất Một lượng lớn năng lượng được giải phóng Khi vỏ trại đất dịch chuyển và vỡ ra Đủ để phá hủy các tòa nhà Và di chuyển các ngọn núi Theo đúng nghĩa đen Nhưng trong một ngôi sao neutron Hiệu ứng này được nhân lên Hãy nhớ rằng Lớp vỏ dày đặc một cách phi thường Và lực hấp dẫn là rất lớn Nếu lớp vỏ biến dạng và vỡ ra Chỉ một cm Thì việc giải phóng năng lượng Là rất lớn ngoài sức tưởng tượng Năng lượng này được giải phóng Như một vụ nổ cực lớn trong lớp vỏ Làm rung chuyển nó Điều này cũng làm rung chuyển từ trường Khi từ trường của mặt trời Nổi lên cơn thịnh nổ Chúng ta nhận được một luôn sáng mặt trời Có thể mạnh bằng hàng tỷ quả bom hạt nhân Một ngọn lửa sao tự Có thể mạnh hơn hàng nghìn tỷ lần So với một ngọn lửa mặt trời Trong một tích tắt của dây Một sao tự có thể giải phóng Một lượng năng lượng tương đương với Năng lượng mà mặt trời cung cấp Trong một phần tư triệu năm Năm 2004, các nhà thiên văn học Đã vô cùng sự sốt Khi một vụ nổ TiEx cực lớn Lào vào các vệ tinh quay quanh quỹ đạo Một trong những vệ tinh này Tên là SWEPT Thực sự có các máy dò của nó Bảo hòa với TiEx đo được Mặc dù nó thậm chí không hướng Vào nguồn phát TiEx vào thời điểm đó Các TiEx thật sự Đến ngay bên cạnh vệ tinh Với cương độ mạnh đến mức SWEPT Vốn được thiết kế để phát hiện Các nguồn TiEx mạnh đã bị chúng Làm mù trong dây lát Nguồn gốc của vụ nổ TiEx này Nhanh chóng được xác định là Một sao tự có tên SGR1806-20 Và các hiệu ứng thật đáng kinh ngạc Nó thật sự nén từ trường Của trại đất và ion hóa Có một phần bầu khí quyển trên của trại đất Ồ tôi có đề cập rằng Sao tự này cách chúng ta 50.000 năm ánh sáng chưa nhỉ Đó là nửa giải ngân hà Thật phi thường Ở khoảng cách 500 triệu tỷ km Hiệu ứng của nó còn mạnh hơn Cả một luồng sáng mạnh từ mặt trời Tin tốt là có rất ít Sao tự như thế này trong thiên hà Có lẽ ít hơn một chục Ngoài ra những vụ nổ Thảm khốc như năm 2004 Nếu một điều đã xảy ra Vào bất kỳ thời điểm nào khác Trong 40 năm qua Chúng ta sẽ phát hiện ra điều đó Và thành thật mà nói Thật tuyệt khi chúng ta có các vệ tinh thiên văn Quay quanh trại đất Có thể nghiên cứu nó Chúng ta đã trải qua một chặng lương dài Trong việc tìm hiểu các sao neutron Kể từ khi chúng được phát hiện lần đầu tiên Nhưng còn nhiều điều về chúng Mà chúng ta chưa hiểu Mỗi khi chúng ta tìm hiểu thêm Chúng ta phát hiện ra Chúng thậm chí còn kỳ lạ hơn Chúng ta đã nghĩ ban đầu Tuy nhiên, đối với tất cả những điều đó Chúng không phải là những thứ Kỳ lạ nhất trên bầu trời Nơi đó được giữ khá an toàn Bởi một loại vật thể khác Được tạo ra trong một siêu tân tinh Một lỗ đen Hôm nay, bạn đã biết rằng Khi một ngôi sao có khối lượng Gấp 8 đến 20 lần khối lượng mặt trời Phát nổ Lõi sẽ sụp đổ Để tạo ra một ngôi sao neutron Sao neutron cực kỳ dày đặc Quay nhanh và có tư trường rất mạnh Một số trong số chúng Mà chúng ta nhìn thấy dưới dạng sao sung Nhấp nháy độ sáng khi chúng quay Các sao neutron có tư trường mạnh nhất Được gọi là sao tự Và có khả năng phát ra Các vụ nổ năng lượng khổng lồ Có thể được phát hiện từ khoảng cách rất xa