Sao neutron là bóng ma xấu xa của những ngôi sao khổng lồ: lõi nóng của vật chất kỳ lạ còn sót lại từ siêu tân tinh. Giống như cái phích đựng đầy nước phở nóng, chúng phải mất nhiều thời gian để nguội đi. Nhưng bây giờ các nhà nghiên cứu nghĩ rằng họ biết cách những ngôi sao này làm điều đó: với một khẩu phần mì ống khổng lồ.
Không, những xác sao quá dày đặc này không chứa đầy mì ống. Thay vào đó, các sao neutron nguội đi, giải phóng các hạt siêu nhẹ được gọi là neutrino. Và nghiên cứu mới cho thấy chúng hoàn thành nhiệm vụ này nhờ một loại vật chất trung gian được gọi là dán hạt nhân, một vật liệu cuộn, gợn sóng trong đó các nguyên tử gần như trộn lẫn với nhau nhưng không hoàn toàn trộn lẫn với nhau. Cấu trúc dán hạt nhân này tạo ra các vùng mật độ thấp bên trong các ngôi sao, cho phép neutrino và nhiệt thoát ra ngoài.
Một muỗng cà phê vật chất được thu thập từ bề mặt của một ngôi sao neutron sẽ nặng hàng tỷ tấn, nhiều hơn tất cả những người trên Trái đất cộng lại. Mật độ như vậy giúp nó giữ nhiệt rất tốt. Và trong khi Mặt trời của chúng ta, được coi là một sao lùn vàng, phát ra phần lớn nhiệt của nó dưới dạng ánh sáng, thì các hạt ánh sáng được tạo ra bên trong một ngôi sao neutron hiếm khi nổi lên bề mặt để thoát ra ngoài. Tuy nhiên, những ngôi sao hung bạo này - mỗi ngôi sao có kích thước bằng một thành phố của Mỹ - cuối cùng cũng dịu đi, chủ yếu bằng cách giải phóng neutrino.
Charles Horowitz, nhà vật lý học tại Đại học Illinois, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Chất dẻo là thứ gì đó nằm giữa vật chất hạt nhân và vật chất thông thường. Horowitz nói với Live Science: “Nếu bạn bắt đầu ép vật chất thực sự, thực sự mạnh vào một ngôi sao neutron, các hạt nhân sẽ ngày càng gần nhau hơn và cuối cùng bắt đầu va chạm”. "Và khi chúng bắt đầu va chạm, những điều kỳ lạ xảy ra."
Tại một thời điểm nào đó, áp suất tăng cao đến mức cấu trúc của vật chất thông thường sụp đổ hoàn toàn thành một môi trường hạt nhân không phân biệt. Nhưng ngay trước khi điều đó xảy ra, có một khu vực mì ống.
Trong hầu hết thập kỷ qua, các nhà khoa học đã biết rằng chất dán này nằm bên trong các sao neutron, ngay bên dưới lớp vỏ của chúng trong khu vực nơi vật chất thông thường bị biến đổi thành vật chất hạt nhân kỳ lạ, ít được hiểu rõ. Và họ cũng biết rằng sự phát xạ neutrino giúp làm mát các sao neutron. Nghiên cứu mới cho thấy mì ống giúp xua đuổi neutrino như thế nào.
Công thức cơ bản để hình thành neutrino trong sao neutron rất đơn giản: neutron phân rã, biến thành một proton nhẹ hơn một chút với năng lượng thấp và một neutrino siêu nhẹ. Đây là một quá trình đơn giản được biết là diễn ra ở đâu đó trong không gian, bao gồm cả Mặt trời của chúng ta. Nhưng để công thức này hoạt động, phải có các điều kiện phù hợp. Và trong một ngôi sao neutron, các điều kiện không giống như vậy. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự phát xạ neutrino từ bột nhão hạt nhân có lẽ hiệu quả hơn nhiều so với sự phát xạ neutrino từ lõi của một ngôi sao neutron. Điều này có nghĩa là hầu hết việc làm mát là do dán.
Theo Horowitz, nghiên cứu này cho thấy các sao neutron đang nguội đi chậm hơn so với dự kiến. Vì vậy, họ sống lâu hơn. Theo ông, lịch sử của không-thời gian sẽ phải được thay đổi để giải thích cho khả năng chống lại sức nóng cực độ siêu nhiên của chúng trong nhiều thời đại.
Đọc thêm: