Theo The Next Web, các ngôi sao đa số được hình thành từ những loại vật chất bình thường xung quanh ta. Chúng gồm nhiều nguyên tử, mỗi nguyên tử lại có cấu tạo gồm các proton mang điện tích dương và neutron trung hòa điện nằm ở hạt nhân, bao quanh bởi các eletron tích điện âm.
Khi các ngôi sao khổng lồ chết đi, chúng trải qua các quá trình sụp đổ và phát tán vật chất ra ngoài vũ trụ. Sau mỗi lần sụp đổ, lõi đậm đặc tiếp tục co lại, tạo ra áp suất cao đến mức proton và electron bị ép lại thành neutron.
 |
| Khi các ngôi sao khổng lồ chết đi, chúng trải qua các quá trình sụp đổ và phát tán vật chất ra ngoài vũ trụ. Ảnh: Gigazine. |
Siêu vật chất kỳ quái
Mỗi khi mất vật chất trong các lần sụp đổ, những ngôi sao lớn nhất tiếp tục nổ tung, trở thành hố đen. Những ngôi sao nhỏ hơn tạo thành sao neutron. Các ngôi sao neutron chứa khối lượng riêng đậm đặc đến mức chỉ một muỗng nhỏ vật chất cũng nặng hơn núi Everest.
“Việc xác nhận sự tồn tại của lõi quark bên trong các sao neutron là một trong những mục tiêu quan trọng nhất của vật lý nghiên cứu sao neutron kể từ 40 năm trước”, thành viên nhóm nghiên cứu, Giáo sư Aleksi Vuorinen đến từ Khoa Vật lý, Đại học Helsinki, Phần Lan cho biết.
Những ngôi sao neutron chứa vật chất đậm đặc nặng gấp 1,7 lần khối lượng Mặt Trời chúng ta, nhưng chỉ có kích thước gần bằng một thành phố.
Lần đầu tiên các nhà thiên văn học quan sát một ngôi sao neutron là vào năm 1967, nhưng trong 30 năm tiếp theo họ vẫn chưa xác định được rõ ràng khối lượng của chúng.
Trong thập kỷ qua, giới thiên văn nhìn thấy ba ngôi sao neutron có khối lượng thậm chí gấp 2 lần khối lượng Mặt Trời.
Những ngôi sao neutron này có thể duy trì sự ổn định trong thời gian dài, nhưng nghiên cứu mới cho thấy ngay cả các neutron trong lõi của những ngôi sao này cũng có thể tự tách ra dưới áp lực lớn.
Về mặt lý thuyết, quá trình này có thể dẫn đến việc tạo ra các sao neutron có lõi quark. Mặc dù ý tưởng này đã xuất hiện từ nhiều thập kỷ trước, cho đến nay vẫn không có phương tiện chứng thực lý thuyết trên, vì ngay cả các siêu máy tính cũng không thể thực hiện được khối lượng tính toán cần thiết để kiểm tra mô hình như vậy.
Tương lai của thiên văn học
Tuy nhiên, một nhóm các nhà nghiên cứu Phần Lan tin rằng đã tìm ra phương tiện tìm kiếm vật chất quark bằng cách nghiên cứu sóng hấp dẫn (gợn sóng trong không thời gian) được tạo ra bởi sự va chạm của các sao neutron, kết hợp dữ liệu đó với dự đoán lý thuyết về phản ứng hạt nhân.
Nghiên cứu trên cho thấy vật chất trong lõi hầu hết ngôi sao neutron lớn hoạt động ổn định là nhờ lõi vật chất quark. Các tính toán cũng chỉ ra rằng trong những ngôi sao này, đường kính của lõi vật chất quark có thể vượt quá 1/2 kích thước sao neutron.
Tuy nhiên, có thể có khả năng (dù rất ít), một số ngôi sao được cấu tạo hoàn toàn từ vật chất hạt nhân, vì việc duy trì vật chất hạt nhân đặc như vậy là rất khác thường. Chẳng hạn, vận tốc âm thanh trong môi trường ấy phải xấp xỉ bằng vận tốc ánh sáng.
 |
| Một kỹ thuật viên đang kiểm tra gương tại cơ sở Livingston của đài thiên văn LIGO. Bằng cách chiếu tia laser vào dụng cụ, bụi hoặc các chất gây ô nhiễm khác có thể được xác định. Ảnh: MIT. |
Từ năm 2017, khi các đài thiên văn LIGO và Virgo bắt đầu quan sát các sao neutron để hiểu về quá trình diễn ra bên dưới bề mặt của chúng, số lượng các vụ sáp nhập sao neutron quan sát được đã tăng lên đáng kể. Dữ liệu mới nhất từ các thiết bị nghiên cứu sóng hấp dẫn cho thấy các lõi vật chất quark kỳ lạ này tồn tại trong khắp hệ sao, trên khắp vũ trụ.
Mỗi khi các nhà thiên văn học phát minh ra phương thức mới để quan sát vũ trụ, dù thông qua kính viễn vọng vô tuyến, kính quang học hay các đài quan sát bằng ánh sáng cực tím, tia gamma, chúng ta lại biết thêm một chút về vũ trụ.
Thiên văn học sóng hấp dẫn đo độ cong của không thời gian được tạo ra trong quá trình di chuyển của các vật thể lớn sẽ là tương lai của ngành thiên văn học.
“Có lý do để tin rằng thời đại hoàng kim của vật lý thiên văn sóng hấp dẫn chỉ mới bắt đầu. Chúng ta sẽ sớm chứng kiến thêm nhiều bước nhảy vọt trong hiểu biết của loài người về thế giới tự nhiên”, ông Vuorinen cho hay.
