Pulsar Binaire

1)Sự phát hiện Pulsar(sao neutron)

Pulsar đầu tiên được 2 nhà thiên văn người Anh là Anthony Hewish và Jocelyn Bell khám phá do sự tình cờ vào năm 1967. Họ nghiên cứu sự lấp lánh của các nguồn sóng radio trên trời gây ra bởi sự hỗn độn (turbulence) của khí ion hóa giữa các hành tinh Tất cả các nguồn radio từ những chương trình quan sát đều cho thấy những dao động của cường độ thay đổi bấp bênh gây ra bởi hiện tượng này, trừ một nguồn trong số đó có những thay đổi hoàn toàn đều đặn.Vậy bản chất của nguồn này phải khác hẳn mọi nguồn khác. Sau một thời gian nghiên cứu tìm hiểu các nhà thiên văn đã đi đến thống nhất cho rằng đó là một ngôi sao neutrons (étoile à neutrons) đang quay nhanh mà họ gọi là pulsar.

Ít lâu sau, người ta khám phá một pulsar ngay trung tâm của lớp bọc ngoài nổi tiếng của supernova, đó là tinh vân Crabe (nébuleuse du Crabe)

Hình NASA (http://antwrp.gsfc.nasa.gov)

Từ hiện tượng: sự bảo toàn động năng quay với năng lượng từ của vật lúc đầu dẫn tới một sao neutron quay rất nhanh với từ trường rất lớn dạng lưỡng cực mà trục Bắc-Nam không nhất thiết phải thẳng hàng với trục quay. Người ta đo vận tốc quay của 600 pulsar trong những năm 1990: thời gian để chúng quay 1vòng ở khoảng từ 0,0015 đến 4 giây, nói cách khác từ nhanh đến chậm: chúng quay từ 640 vòng/giây đến một phần tư vòng/giây. Từ trường cỡ 1 tỉ teslas cho những pulsar trẻ và 10 ngàn teslas cho những pulsar già. Từ trường của chúng quá lớn so với từ trường 0,00005 teslas của trái đất chỉ. Về điện, một pulsar có thể coi như một máydynamo tạo bởi sự quay của từ trường lưỡng cực cho ra những điện trường lớn hơn một ngàn tỉ volt

Khối lượng M thay đổi tùy sao. Gọi m là khối lượng mặt trời thì :

M <1,44m	1,44 <M< 2m	2m<M<3m
Sao lùn trắng	Sao neutron	Lỗ đen

2)Tại sao pulsar phát ra xung lực?

Không nên nghĩ rằng các pulsar "sáng" và "tắt" đều đặn. Thực tế, chúng phát ra một luồng năng lựợng không đổi. Năng lượng này được tụ lại trong chùm hạt điện từ đuợc phóng ra từ những cực từ của sao với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng. Trục của sao neutron tạo một góc so với trục quay, y hệt như cực Bắc Nam châm và cực Bắc địa lý.

Radiotéléscopes (http://antwrp.gsfc.nasa.gov)

Vì ngôi sao tự quay xung quanh nó, chùm tia năng lượng quét khoảng không gian như một đèn pha hay đèn quay xe cứu thương. Chỉ khi chùm tia này hướng trực tiếp về tráiđất thì ta mới có thể dò ra nhờ kính viễn vọng vô tuyến (radiotéléscope)

Mặc dù pulsar phát ra tín hiệu trong phổ thấy được, nhưng vì chúng quá nhỏ và quá xa để có thể nhìn bằng mắt thường. Chỉ những radiotéléscope mới cho phép dò tìm những bức xạ mạnh có tần số lớn.

3)Ta có thể hy vọng học hỏi gì khi nghiên cứu pulsar?

Vì pulsar được tạo bởi những di tích của supernova sau khi sao này bị nổ nên nghiên cứu trên pulsar sẽ giúp chúng ta tìm hiểuđược những gì xảy ra khi một ngôi sao chết. Chúng cũng giúp làm sáng tỏ về sự sinh ra và chuyển biến của vũ trụ. Ngoài ra pulsar cũng có thể thay đổi trạng thái theo thời gian.

Trước tiên, chu kỳ phát xạ mỗi pulsar thay đổi. Ðộng năng quay của sao neutron là nguồn bức xạ điện từ có thể thăm dò được. Khi pulsar phát xạ, nó mất một ít năng lượng quay và nó quay chậm dần. Ðo chu kỳ quay của chúng tháng này qua tháng khác trên nhiếu năm, chúng ta có thể suy ra chính xác tỷ lệ chậm dần (taux de ralentissement), năng lượng mất đi và ngay cả biết số tuổi còn lại của chúng cho tới khi chúng không còn sáng nữa do vận tốc quay quá yếu.

Ngoài ra mỗi pulsar đều khác nhau. Có những pulsar rất sáng, những pulsar khác thì vì động đất nên nên có khi chúng tăng tốc độ quay, cũng có vài pulsar có bạn đồng hành , quay xung quanh nhau (binary pulsar) và có một chục pulsar tự quay quanh chúng cực kỳ nhanh, cả ngàn vòng/giây. Mỗi khám phá mới là một nguồn tin tức giúp cho các nhà khoa học hiểu rõ hơn vũ trụ.

Hai nhà thiên văn Joseph Taylor và Russell Hulse phát hiện Binary Pulsar vào năm 1974. Binary Pulsar rất quan trọng vì đó là một phòng thí nghiệm có đến hai sao neutron. Lý thuyết Einstein nói rằng hai sao neutron do trọng lực rất mạnh sẽ phát xạ sóng trọng trường; mất dần năng lượng, và sẽ rơi vào nhau. Khả năng này được gợi ra để giải thích nguồn gốc của hiện tượng phát xạ tia gamma và nhất là để dò các sóng trọng trường (Virgo, Ligo). Từ khi khám phá ra cặp pulsar PSR J0737-3039 năm 2003 nhờ radiotéléscope Parkes, người ta đã ước tính tần suất hợp nhất của cặp sao neutron xảy ra trong thiên hà của chúng ta trong một năm khoảng 1 đến 2 lần, nghĩa là mười lần thường xuyên hơn như người ta đã nghĩ trước đây.

Quỹ đạo của hai sao neutron chung quanh nhau càng ngày càng nhỏ đi; vì hai sao neutron mất năng lượng nên chúng quay càng ngày càng bớt nhanh. Những quan sát thiên văn cho chúng ta thấy sự quay chậm dần của sao neutron đúng y như thuyết Tương đối tổng quát của Einstein đã tiên đoán.