Các nhà khoa học phát hiện ra ngôi sao neutron ‘trục trặc’ đã phá hủy một tiểu hành tinh, sau đó tạo ra một vụ nổ rực rỡ

Một ngôi sao neutron quay nhanh với từ trường cực mạnh đã “trục trặc” khi nó phá hủy một tảng đá không gian, một nghiên cứu mới cho thấy.

Ngôi sao neutron SGR 1935+2154, nằm cách trung tâm Dải Ngân hà ước tính khoảng 30.000 năm ánh sáng, dường như “trục trặc” khi thay đổi tốc độ hợp lý trong một thời gian ngắn sau khi một tiểu hành tinh bị lực hấp dẫn của nó kéo vào và xé toạc . Sự cố bao gồm việc ngôi sao thay đổi tốc độ quay của nó đồng thời giải phóng một vụ nổ vô tuyến nhanh (FRB), một vụ nổ sóng vô tuyến mạnh mẽ.

trong một nghiên cứu mới của ngôi sao “bị trục trặc”, các nhà thiên văn học cuối cùng cũng có thể kết nối những vụ nổ năng lượng vô tuyến bí ẩn này với những xác chết của ngôi sao cực đoan được gọi là nam châm.

Có liên quan: Một cách tiếp cận mới có thể giúp các nhà khoa học nhìn thấy bên trong một ngôi sao neutron

Giống như tất cả các sao neutron, các sao nam châm được sinh ra khi một ngôi sao khổng lồ hết nhiên liệu cho phản ứng tổng hợp hạt nhân — một quá trình tạo ra năng lượng bên ngoài cần thiết để ngăn một ngôi sao sụp đổ dưới lực hấp dẫn của chính nó.

Khi các lớp bên ngoài của ngôi sao bị thổi bay bởi một vụ nổ siêu tân tinh hoặc sao mạnh mẽ, lõi bên trong sụp đổ, sinh ra tàn dư sao với khối lượng của mặt trời bị nén thành một chiều rộng tương đương với một thành phố trung bình trên Trái đất. (Do đó, một muỗng cà phê vật chất sao neutron được mang đến Trái đất sẽ nặng 1 tỷ tấn.)

Sự sụp đổ cũng đẩy các đường sức từ của ngôi sao sắp chết lại với nhau, tạo ra những từ trường mạnh nhất trong vũ trụ. Do đó, loại sao neutron có từ trường mạnh này được gọi là sao nam châm.

Trong khi đó, FRB là một điều gì đó khó hiểu kể từ lần đầu tiên, Lorimer Burst, được phát hiện vào năm 2007. Các xung vô tuyến này, với thời lượng từ một phần nghìn giây đến ba giây và rất hiếm khi lặp lại, lần đầu tiên được kết nối với các sao nam châm vào thời điểm đó. 2020 khi các nhà thiên văn phát hiện hai FRB bắn nhanh đến từ bên trong Dải Ngân hà.

Mặc dù mối liên hệ giữa các nam châm và FRB đã được thiết lập, nhưng các nhà khoa học vẫn chưa rõ cơ chế đằng sau liên kết này thực sự là gì.

Nghiên cứu mới ngụ ý rằng các sao nam châm có thể tạo ra FRB khi ảnh hưởng hấp dẫn to lớn của chúng tạo ra lực thủy triều cực lớn trong một tiểu hành tinh lớn đến mức đá không gian bị xé toạc. (Hiệu ứng tương tự cũng xảy ra xung quanh các lỗ đen trong các sự kiện gián đoạn thủy triều; khi một ngôi sao đến quá gần titan vũ trụ, lực hấp dẫn của nó sẽ xé nát ngôi sao đó.)

Vì các sao neutron về cơ bản là phần còn lại của các ngôi sao đã chết, nên khả thi là chúng được bao quanh bởi phần còn lại của các hệ hành tinh của chúng. Nếu những khu vực này giống như hệ mặt trời của chúng ta, mảnh vỡ này sẽ bao gồm các tiểu hành tinh.

Nếu một tiểu hành tinh bị lực hấp dẫn của sao nam châm kéo vào và bị phá hủy, thì động lượng mà đá không gian mang theo nó xuyên qua hệ hành tinh chết của nó cũng không thể bị xóa sạch do các định luật vật lý. Do đó, trục trặc về tốc độ của nam châm sẽ phát sinh từ động lượng do tiểu hành tinh mang theo được truyền sang nam châm.

Nếu tiểu hành tinh đang quay theo cùng hướng với sao neutron quay, hành động này sẽ tăng tốc độ quay của tàn dư sao dày đặc lên – một “trục trặc”. Nếu tiểu hành tinh di chuyển theo hướng ngược lại với hướng quay của nam châm, thì động lượng góc được truyền sẽ làm chậm quá trình quay của nó, điều này được phân loại là “chống trục trặc”.

Phần còn lại của tiểu hành tinh bị phá hủy sau đó bị mắc kẹt bởi từ trường cực mạnh của nam châm, khiến các đường sức từ bị rối, gãy và kết nối lại. Quá trình này, được gọi là kết nối lại từ tính, làm nổ FRB.

Cuối cùng, phần còn lại của đá không gian sẽ rơi xuống bề mặt của sao neutron. Lực hấp dẫn của một trong những tàn tích sao này lớn đến mức một vật thể có khối lượng bằng viên kẹo dẻo rơi xuống bề mặt của nó sẽ giải phóng năng lượng tương đương với kích nổ 1.000 quả bom khinh khítheo NASA.

Điều này có nghĩa là vật chất của tiểu hành tinh va chạm với bề mặt của sao neutron sẽ tạo ra các luồng năng lượng mạnh ở các tần số ánh sáng khác nhau mà các nhà thiên văn học có thể phát hiện được. Các nhà khoa học điều chỉnh theo hiệu ứng này có thể giúp tìm thấy nhiều tiểu hành tinh hơn bị tàn phá bởi các nam châm, do đó tăng cường hơn nữa mối liên hệ giữa các sao neutron này và các sự kiện hủy diệt mà chúng gây ra để tạo ra FRB.

Nghiên cứu của nhóm là xuất bản ngày 25 tháng 5 trong Thông báo hàng tháng được đánh giá ngang hàng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.