Cho đến nay, các nhà khoa học đã xác định được khối lượng của các ngôi sao, hành tinh và vệ tinh bằng cách nghiên cứu chuyển động của chúng dựa trên tương tác hấp dẫn với những đối tượng khác gần đó. Tuy nhiên, trong trường hợp của các pulsar trẻ, các nhà toán học tại Đại học Southampton đã tìm thấy một phương pháp mới để đo khối lượng ngay cả khi các pulsar này nằm một mình trong không gian.
"Đối với các pulsar, chúng tôi có thể sử dụng các nguyên lý của vật lý hạt nhân, chứ không phải dựa vào hấp dẫn để tìm ra khối lượng của chúng, một bước đột phá thú vị trong cách mà chúng ta tính toán khối lượng," Wynn Ho từ Đại học Southampton cho biết.
"Tất cả các phép đo chính xác khối lượng pulsar trước đây đều được áp dụng cho các sao chuyển động quanh một thiên thể khác, với cùng kỹ thuật mà chúng ta đã sử dụng để đo khối lượng Trái Đất hay Mặt Trăng, hoặc khám phá ra những hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời đầu tiên. Kỹ thuật của chúng tôi rất khác và có thể được sử dụng cho các pulsar nằm độc lập”, Cristobal Espinoza của Đại học Công giáo Chile cho biết.
Các pulsar khi quay phát ra chùm bức xạ điện từ rất mạnh, chùm tia này có thể được phát hiện bởi kính thiên văn khi nó quét qua Trái Đất, giống như khi ta quan sát một ngọn hải đăng. Những pulsar vốn được biết đến với tốc độ quay vô cùng ổn định, tuy nhiên những pulsar trẻ đôi khi được phát hiện có sự tăng tốc độ trong một chu kì thời gian ngắn.
Lý thuyết phổ biến hiện nay cho rằng sự thay đổi tốc độ này phát sinh bởi một chất siêu lỏng quay nhanh trong các pulsar và nó chuyển năng lượng quay của mình cho lớp vỏ. "Hãy tưởng tượng pulsar như một bát súp, cái bát quay với một tốc độ nào đó và món súp bên trong quay với tốc độ nhanh hơn. Ma sát giữa lớp bên trong bát và món súp sẽ làm cho bát tăng tốc độ quay. Lượng súp càng nhiều, bát sẽ càng quay nhanh hơn", Nils Andersson đến từ Southampton cho biết.
Ho đã cộng tác với Andersson, Espinoza và Danai Antonopoulou của Đại học Amsterdam, sử dụng dữ liệu ở dải sóng X-ray và vô tuyến mới nhằm phát triển một mô hình toán học có thể sử dụng để đo khối lượng của những pulsar có sự thay đổi tốc độ quay. Ý tưởng này dựa trên sự hiểu biết chi tiết về hiện tượng siêu lỏng. Độ sáng (biểu kiến) và tần số của những pulsar này phụ thuộc vào lượng chất siêu lỏng trong sao và sự chuyển động của các xoáy siêu lỏng bên trong. Bằng cách kết hợp các thông tin từ quan sát với các nguyên lý vật lý hạt nhân, người ta có thể xác định khối lượng của các pulsar này.
Kết quả của nhóm nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng đối với thế hệ tiếp theo của kính thiên văn vô tuyến được phát triển bởi các dự án hợp tác quốc tế lớn, như Tổ hợp kính thiên văn vô tuyến một kilomet vuông (SKA) và Tổ hợp kính thiên văn Tần số thấp (LOFAR), trong đó Southampton là một đối tác từ Anh. Việc phát hiện và theo dõi nhiều pulsar hơn là một trong những mục tiêu chủ chốt của các dự án này.
"Kết quả của chúng tôi cho thấy sự liên kết mới rất thú vị giữa việc nghiên cứu các thiên thể xa xôi với những công việc trong phòng thí nghiệm ở cả lĩnh vực vật lý nhiệt độ thấp và vật lý năng lượng cao. Đó là một ví dụ tuyệt vời của khoa học liên ngành ", Andersson nói.
Gia Linh (VACA)
Theo Astonomy
