Sao xung là một thiên thể kì lạ và lý thú, thu hút rất nhiều người ham thích thiên văn và các nhà khoa học tìm tòi khám phá. Nó được ví như ngọn hải đăng của vũ trụ với tần số phát xạ hết sức đều đặn của chúng. Chúng ta hãy xem chúng cụ thể như thế nào nhé!
Trước khi đọc bài viết, các bạn có thể tìm hiểu khái niệm “Sao” cơ bản tại đây
Sao xung là một nguồn bức xạ ngoài hành tinh có chu kì đều đặn, thông thường được phát hiện ở dạng bùng nổ phát xạ sóng vô tuyến ngắn. Hầu hết chúng chỉ khả kiến trên vùng vô tuyến của quang phổ và được gọi là sao xung vô tuyến (radio pulsar), nhưng có một lượng nhỏ trong số chúng phát ra ánh sáng nhìn thấy, sóng bức xạ tia X và bức xạ tia gamma. Sao xung đầu tiên được phát hiện vào năm 1967 bởi Jocelyn Bell, một sinh viên tốt nghiệp từ đại học Glasgow, cộng tác với Antony Hewish ở trạm quan sát thiên văn vô tuyến Mullard tại Cambridge. Hewish nhận giải Nobel vật lý năm 1974 nhờ vai trò quyết định của mình trong việc phát hiện ra sao xung.
Jocelyn Bell (người phát hiện sao xung đầu tiên) với dàn anten được dùng.
Sao xung vô tuyến thường được chấp nhận là có từ tính cao, các sao neutron quay rất nhanh với các chùm tia phát ra (như ngọn hải đăng chiếu các tia sáng về các hướng cho tàu bè quan sát) tạo ra các xung phát đi. Mặc dầu hầu hết chúng quay ở tốc độ khoảng một vòng trên giây, chúng có thể quay nhanh nhất ở tốc độ 650 lần trên giây, và bất kì sao xung nào quay nhanh hơn khoảng 50ms thì thường được gọi là sao xung mili-giây (milisecond pulsar). Một vài trong số chúng thường liên quan tới tàn dư của các vụ nổ supernova, và nó thường được coi là phần lõi sụp đổ của các ngôi sao từng có khối lượng khoảng 6-10 lần khối lượng Mặt Trời. Chúng có một “độ tuổi đặc trưng”, nó là một sự ước tính về độ “già” của chúng và các phép đo đạc phân tán liên quan, nó dựa trên số lượng điện tử electrons giữa chúng ta và sao xung. Vì chúng phát ra năng lượng, nên tần số quay của nó giảm dần và cũng dần giảm phát bức xạ.
Công thức tính độ “già” sao neutron dựa trên tốc độ quay của chúng.
Sao xung tia X phát ra tia X trong một chu kì đều dặn, do sự phát xạ từ quyển của sao neutron, hoặc do sự bồi tụ vật chất từ sao đồng hành sang sao neutron. Những nguồn tia X được tạo ra do sự bồi tụ vật chất với từ trường mạnh thường phát ra xung tương đối chậm (một vài sao phát xung khoảng một lần mỗi 20 phút), vì từ trường tạo ra một mô men lên sao neutron do sự có mặt của các vật liệu bị ion hóa. Một vài số khác quay rất nhanh, với tần số quay vào khoảng 400 Hz. Tần số quay đơn giản là nghịch đảo của chu kì quay và đơn vị đo của nó là vòng/giây (Hz). Những sao xung X-ray mili-giây này là trạng thái trước của các sao xung vô tuyến mili-giây. Độ sáng của chúng giao động vào khoảng 5 đơn vị độ lớn, từ giới hạn Eddington khoảng 10^31 J/s đến ít hơn 10^26 J/s. Một số loại khác:
– Hệ nhị phân Xray khối lượng lớn (High-mass X-ray binaries – HMXBs) thường được cung cấp năng lượng bởi gió sao phát ra từ một sao đồng hành khổng lồ (gấp 5-30 lần khối lượng sao neutron).
– Hệ nhị phân Xray khối lượng thấp (Low-mass X-ray binaries – LMXBs) được nuôi dưỡng bởi sự truyền khối lượng thông qua sự tràn Roche-lobe, và có một ngôi sao đồng hành có khối lượng bé hơn sao neutron. Sự truyền khối lượng làm rộng quỹ đạo khiến cho LMXBs sống lâu hơn so với HMXBs.
Dạng sao xung phát ra ánh sáng nhìn thấy tạo nên tập con rất nhỏ từ các sao xung đã biết. Trong đó, nổi tiếng nhất là sao xung con cua, tàn dư của vụ nổ supernova nhìn thấy vào năm 1054 sau công nguyên.
Sao xung con cua được quay lại bằng tia X.
Sao xung phát ra tia gamma khá hiếm, và hầu hết là những sao neutron trẻ với từ trường mạnh. Một nhóm nhỏ trong đó có thể thấy được như là các sao xung vô tuyến, ánh sáng khả kiến, và đặc biệt sao xung Geminga bí ẩn không hề có bất kì sự phát xạ vô tuyến có thể thu được nào mặc dù sự tìm kiếm rất sâu của chúng ta. Với bước sóng tia gamma có năng lượng gần 100 MeV, sao xung Vela là một nguồn bức xạ mạnh nhất trên bầu trời.
Vào 2008, số lượng sao xung vô tuyến đã biết vào khoảng 1600.
Đàm Quang Tiến – DAC theo https://astronomy.swin.edu.au/cosmos/P/Pulsar
Bình luận