‘Các ngọn núi’ sao neutron có thể tạo ra những gợn sóng hấp dẫn trong không thời gian
Các ngôi sao chết co sụp như các ngôi sao neutron đậm đặc hơn chì cả tỉ tỉ lần và các đặc trưng bề mặt của chúng vẫn còn chưa được biết rõ. Các nhà lý thuyết hạt nhân đã khám phá ra các cơ chế hình thành núi hoạt động trên mặt trăng và các hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta. Một số cơ chế đó đề xuất là các ngôi sao neutron có thể cũng có các ngọn núi.
Các “ngọn núi” sao neutron có thể lớn hơn bất kỳ ngọn núi nào trên trái đất – quá lớn đến mức hấp dẫn từ những ngọn núi này cũng có thể tạo ra những dao động nhỏ, hoặc các gợn sóng, trên bề mặt của không thời gian.
Các ngọn núi, hoặc các biến dạng phi đối xứng trục của những ngôi sao neutron quay, phát xạ một cách hiệu quả những con sóng hấp dẫn. Trong một nghiên cứu xuất bản trên tạp chí Physical Review D, các nhà lý thuyết hạt nhân ở ĐH Indiana xem xét các điểm tương tự giữa núi của sao neutron và đặc điểm bề mặt của các vật thể trong hệ mặt trời.
Cả các sao neutron và các mặt trăng như mặt trăng Europa của sao Mộc hay Enceladus của sao Thổ đều có những lớp vỏ mỏng khắp các đáy đại dương trong khi sao Thủy có một lớp vỏ mỏng bao bọc lất cái lõi kim loại. Các tấm mỏng có thể bị phá vỡ theo những cách phổ quát nhất, ví dụ ở Europa là tuyến tính, Enceladus thì có đường sọc như da hổ còn ở sao Thủy thì có các cấu trúc cong như bậc thang.
Các ngôi sao neutron có núi có thể có những dạng tương tự đặc điểm bề mặt. Chúng ta có thể khám phá được điều này thông qua quan sát những tín hiệu sóng hấp dẫn liên tục. Cái lõi sâu bên trong cùng của trái đất không đẳng hướng với một modul cắt phụ thuộc vào hướng.
Nếu vật liệu vỏ sao neutron không đẳng hướng thì sẽ dẫn đến một biến dạng kiểu núi và độ cao của nó sẽ gia tăng khi ngôi sao spin nhanh hơn. Một đặc trưng bề mặt có thể giải thích tốc độ spin lớn nhất được quan sát ở các sao neutron và một biến dạng tối thiểu của các ngôi sao neutron phát xạ sóng radio mà người ta vẫn gọi là sao xung miligiây.
Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO) mới tìm thấy các gợn sóng có thể do các ngọn núi đó tạo ra. Nghiên cứu này sẽ hướng dẫn việc tìm kiếm các dao động trong không thời gian mà người ta gọi là sóng hấp dẫn liên tục. Các sóng này rất yếu nên LIGO chỉ có thể dò được với những đợt tìm kiếm rất chi tiết, rất nhạy do được tinh chỉnh cẩn thận với các tần số dự đoán và các đặc trưng tín hiệu khác.
Những đợt dò đầu tiên về sóng hấp dẫn liên tục sẽ mở ra một cánh cửa mới vào vũ trụ và cung cấp những thông tin độc đáo về các ngôi sao neutron, vật thể đậm đặc nhất chỉ sau lỗ đen. Các tín hiệu này có thể đem đến những thử nghiệm cực nhạy về các lực cơ bản của tự nhiên.
Thanh Đức dịch từ US Department of Energy
