Tháng 10, 2017
Thứ ba
Thứ Hai, ngày 26/10/2015 18:00 PM (GMT+7)

Khám phá phần lõi từ tính bên trong ngôi sao

Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà thiên văn học đã thăm dò được vào vùng nam châm từ tính - một khu vực đặc biệt đầy bí ẩn bên trong một ngôi sao.

Bằng cách sử dụng một công nghệ có tên là “rung động sao” (asteroseismology), với việc nghiên cứu các sóng âm tạo ra bởi sự dao động đầy hỗn loạn trên bề mặt một ngôi sao để xác định các thành phần vật chất bên trong nó, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng, phần lõi bên trong của những ngôi sao đỏ khổng lồ rất hỗn loạn và có phần tương tự như trong cấu trúc của mặt trời. Phần lõi này bị từ tính hóa rất mạnh. Khám phá này giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về sự hình thành và phát triển cũng như lụi tàn của các ngôi sao. Những vùng nhiễm từ tính sẽ tác động đến tốc độ quay bên trong lõi của các ngôi sao, và tốc độ quay này sẽ có những tác động rất lớn đến sự phát triển của chúng.

Khám phá phần lõi từ tính bên trong ngôi sao - 1

Hình ảnh miêu  tả  một ngôi sao đỏ khổng lồ với vùng từ tính rất mạnh bên trong lõi. Sóng âm lan tỏa  trong ngôi sao sẽ bị giữ lại ở trong phần lõi, tạo ra hiệu ứng từ tính nhà kính. Điều này làm giảm đi độ lớn của những rung động của các ngôi sao. Nguồn: Rafael A. García (SAp CEA), Kyle Augustson (HAO), Jim Fuller (Caltech) & Gabriel Pérez (SMM, IAC), Photograph from AIA/SDO

Trong những năm gần đây, các nhà thiên văn học chỉ có thể nghiên cứu trên phần bề mặt của các ngôi sao. Bên cạnh đó, họ dùng các mô hình ảo trên siêu máy tính để mô hình hóa các vùng nằm gần lõi trung tâm. Đây là nơi diễn ra các hoạt động nhiệt hạch trong lòng các ngôi sao. Hiện nay chúng ta vẫn chưa thật sự biết phần lõi của Mặt Trời có hình dáng thật sự như thế nào.

Những ngôi sao đỏ có những tính chất vật lý hoàn toàn khác biệt so với những ngôi sao “dải chính” (main-sequence). Mặt trời là một ngôi sao đỏ điển hình và rất lý tưởng để áp dụng phương pháp “rung động sao” để nghiên cứu.

“Rung động sao” là một lĩnh vực khoa học ra đời năm 1962, khi nhà vật lý và thiên văn học Robert Leighton khám phá sự dao động của ánh sáng mặt trời bằng việc sử dụng kính thiên văn tại đỉnh Mount Wilson.

Lõi của các ngôi sao đỏ dày đặc hơn so với những ngôi sao trẻ. Như một hệ quả tương đương, các sóng âm sẽ không bị phản xạ lại từ phần lõi, thay vào đó, chúng chuyển thành một dạng sóng khác, gọi là sóng trọng lực (gravity waves).

Sự chuyển đổi giữa sóng âm thành sóng trọng lực đã có những ảnh hưởng rất lớn đến sự thay đổi của những phân tử có kích thước rất nhỏ, hay còn gọi là sự dao động mà các ngôi sao đỏ tạo ra. Phụ thuộc vào kích thước và cấu trúc bên trong, các ngôi sao sẽ tạo ra các dạng dao động khác nhau.

Một trong các dạng dao động đó gọi là dao động lưỡng cực, xảy ra khi một nửa bán cầu của ngôi sao trở nên sáng hơn trong khi nửa bán cầu còn lại trở nên tối đi. Các nhà thiên văn học quan sát những dao động của các ngôi sao bằng cách đo lường sự thay đổi tần suất ánh sáng của chúng qua thời gian.

Khi trong lõi của ngôi sao xuất hiện các vùng bị nhiễm từ tính mạnh, thì những vùng này sẽ phá vỡ sự lan truyền của các sóng trọng lực, dẫn đến một số sóng bị mất đi năng lượng và bị giữ lại bên trong lõi. Các nhà khoa học gọi đây là “hiệu ứng từ tính nhà kính” để mô tả hiện tượng này vì nó có những tính chất tương tự như hiện tượng hiệu ứng nhà kính trên Trái Đất, khi khí nhà kính trong bầu khí quyển giữ lại nhiệt độ từ ánh sáng mặt trời. Sự giữ lại sóng trọng lực bên trong những ngôi sao đỏ khổng lồ gây ra sự dao động của một số ngôi sao sẽ bị mất đi năng lượng, dẫn đến kết quả những rung động lưỡng cực sẽ bị nhỏ hơn bình thường.

Vào năm 2013, kính viễn vọng vũ trụ Kepler của NASA – thiết bị có thể đo lường sự thay đổi độ sáng của những ngôi sao với độ chính xác cực cao, đã xác định được sự suy giảm bất ngờ trong những rung động lưỡng cực của một vài ngôi sao đỏ khổng lồ. Các nhà khoa học cho rằng hiệu ứng từ tính nhà kính chính là một trong những nguyên nhân chính giải thích cho sự suy giảm của những rung động lưỡng cực này. Các tính toán đã chỉ ra rằng những vùng từ tính bên trong các ngôi sao đỏ khổng lồ có cường độ mạnh hơn gấp 10 triệu lần so với từ tính của Trái Đất

Những vùng từ tính bên trong lõi đóng vai trò rất lớn trong sự phát triển và toàn bộ cuộc đời của một ngôi sao.

Những khám phá này củng cố hơn những hiểu biết của các nhà khoa học về những vùng từ tính bên trong các ngôi sao. Những tranh cãi xung quanh cường độ của các vùng từ tính trên bề mặt của các ngôi sao lùn và sao nơ tron cũng đã được dàn xếp. Sao lùn và sao nơ trong là hai loại xác của các ngôi sao sau khi chúng chết.

Khi so sánh những vùng từ tính trong lõi của các ngôi sao đỏ với những vùng từ tính trên bề mặt của các ngôi sao lùn, các nhà khoa học phát hiện rằng, chỉ có các ngôi sao đỏ mới dồn nén những rung động lưỡng cực, chứng tỏ những vùng trong lõi có từ tính rất mạnh mẽ. Khi những ngôi sao này chết, những vùng từ tính này vẫn còn tiếp tục tồn tại thêm một khoảng thời gian dài.

Phan Thanh (Sciencedaily)

Tin đọc nhiều

Đồ chơi gây sốt Fidget Spinner quay như thế nào trong không gian? Một trong những thứ đồ chơi gây sốt trên toàn cầu trong thời...
Khắc phục lỗi không thể download các tập tin trên mạng Nếu bạn gặp hiện tượng khi nhấn vào liên kết để tải về một...
Cách khôi phục lại các ứng dụng đã xóa trên Android Chỉ với vài thao tác đơn giản, bạn hoàn toàn có thể phục hồi...
Tế bào biến thành ung thư chỉ qua một bước đột biến đơn giản Ung thư là một mặt xấu xí của chọn lọc tự nhiên, nó có thể...