Sao Neutron - Đặc điểm mật độ và tốc độ quay của sao Neutron

1. Tìm hiểu về sao Neutron

Sao neutron là một dạng trong vài khả năng kết thúc của quá trình tiến hoá sao. Một sao neutron được hình thành từ những gì còn lại của vụ sụp đổ một ngôi sao lớn sau các vụ nổ siêu tân tinh Kiểu II hay Kiểu Ib hay Kiểu Ic.

Sao Neutron

Các ngôi sao đặc mà có khối lượng nhỏ hơn 1,44 khối lượng Mặt Trời  là những sao lùn trắng các ngôi sao mà có trên ba tới năm lần khối lượng Mặt Trời, nếu có suy sụp hấp dẫn diễn ra sẽ dẫn tới sự hình thành hố đen

Một ngôi sao neutron thông thường có khối lượng từ 1,35 đến 2,1 lần khối lượng Mặt Trời lớn hơn khối lượng sao lùn trắng và nhỏ hơn khối lượng hố đen.

 Khối lượng sao Neutron nhỏ hơn khối lượng hố đen

2. Đặc điểm chung

Mật độ

Trong khi có khối lượng từ 1,35 đến 2,1 lần khối lượng Mặt Trời, các sao neutron lại có bán kính tương ứng là từ 10 đến 20 kilômét - nhỏ hơn Mặt Trời từ 30.000 đến 70.000 lần. Vì thế, các ngôi sao neutron có mật độ 8×1013 đến 2×1015 gam/cm3, tương đương với mật độ của một hạt nhân nguyên tử.

Mật độ lớn của ngôi sao neutron cũng làm cho nó có sức hút bề mặt từ 2×1011 đến 3×1012 (từ hai trăm tỉ đến ba nghìn tỉ) lần mạnh hơn sức hút của Trái Đất

Tốc độ quay

Các sao neutron đều có đặc điểm chung là quay rất nhanh ngay sau khi hình thành. Chúng giữ lại phần lớn mô men động lượng của ngôi sao ban đầu, theo định luật bảo toàn mômen động lượng, nhưng có bán kính chỉ bằng một phần nhỏ so với bán kính sao ban đầu. Mô men quán tính và khối lượng không đổi làm cho tốc độ quay tăng lên một giá trị rất lớn. Một ngôi sao neutron mới ra đời có thể quay một vòng trong khoảng từ 1/700 của giây cho đến 30 giây.

Cùng với thời gian sao neutron dần quay chậm lại vì các từ trường quay của chúng phát ra năng lượng, các ngôi sao neutron già có thể phải mất tới nhiều giây cho mỗi vòng quay. Tỷ lệ giảm tốc độ quay của các ngôi sao neutron thường liên tục và rất nhỏ: các tỷ lệ đã được quan sát thấy ở trong khoảng 10-10 và 10-21 giây cho mỗi vòng quay. 

Từ trường

Các sao neutron thường có từ trường - khoảng 1012 lần lớn hơn từ trường Trái Đất.

Từ trường của sao Neutron lớn hơn từ trường của Trái Đất

Cấu trúc

Những hiểu biết hiện tại về Cấu trúc của các sao neutron được xác định bởi các mô hình toán học đã biết, tất nhiên vẫn cần sửa đổi thêm. Dựa trên các mô hình hiện tại, vật chất tại bề mặt một ngôi sao neutron gồm các hạt nhân nguyên tử thông thường cũng như các electron.

Khí quyển sao dày gần một mét, bên dưới nó là một lớp vỏ cứng, có giả thuyết cho rằng độ cứng đó có thể gấp 10 tỷ lần so với thép thông thường. Tiếp tục đi sâu vào trong, có các nguyên tử với số lượng neutron ngày càng tăng, các nguyên tử đó, nếu trên Trái Đất sẽ nhanh chóng phân rã, nhưng ở đây được giữ ổn định bởi áp suất cực lớn. Sâu hơn bên trong, tới một điểm được gọi là đường thoát neutron nơi các neutron tự do thoát ra ngoài nguyên tử.

Tại vùng này có các nguyên tử, electron tự do, và các neutron tự do. Nguyên tử ngày càng nhỏ thêm cho tới lõi, theo định nghĩa là điểm nơi chúng hoàn toàn biến mất. Trạng thái tự nhiên của vật chất siêu đặc tại lõi sao hiện vẫn chưa được hiểu rõ.