The life cycle of a neutron star - David Lunney

Translator: Hung Tran Phi Reviewer: nhan nguyen

About once every century,

Cứ khoảng mỗi một thế kỷ,

a massive star somewhere in our galaxy

một ngôi sao khổng lồ ở đâu đó trong thiên hà của chúng ta

runs out of fuel.

sẽ cạn kiệt nhiên liệu.

This happens after millions of years of heat and pressure

Điều này xảy ra sau hàng triệu năm khi nhiệt độ và áp suất

have fused the star’s hydrogen

đã biến nhiên liệu hydro của ngôi sao

into heavier elements like helium, carbon, and nitrogen— all the way to iron.

thành các nguyên tố nặng hơn như heli, carbon, nitơ và cuối cùng là sắt.

No longer able to produce sufficient energy to maintain its structure,

Không còn khả năng tạo ra đủ năng lượng để duy trì cấu trúc của mình,

it collapses under its own gravitational pressure and explodes in a supernova.

ngôi sao sụp đổ do lực hấp dẫn của nó và nổ tung thành một siêu tân tinh.

The star shoots most of its innards into space,

Ngôi sao bắn hầu hết vật chất của mình vào không gian,

seeding the galaxy with heavy elements.

gieo những nguyên tố nặng vào thiên hà.

But what this cataclysmic eruption leaves behind might be even more remarkable:

Nhưng những gì còn lại của ngôi sao chết thậm chí còn đáng kinh ngạc hơn:

a ball of matter so dense that atomic electrons

một quả cầu vật chất đặc đến mức mà các electron nguyên tử

collapse from their quantum orbits into the depths of atomic nuclei.

bị tách khỏi quỹ đạo lượng tử của chúng vào sâu trong hạt nhân.

The death of that star is the birth of a neutron star:

Cái chết của ngôi sao đó đã sinh ra một sao neutron:

one of the densest known objects in the universe,

một trong những vật thể đặc nhất từng được biết đến trong vũ trụ,

and a laboratory for the strange physics of supercondensed matter.

cùng một loạt những tính chất vật lý của vật chất siêu đặc này.

But what is a neutron star?

Nhưng sao neutron là gì?

Think of a compact ball inside of which protons and electrons fuse into neutrons

Hãy nghĩ về một quả cầu với các proton và electron bị nén vào cùng neutron

and form a frictionless liquid called a superfluid—

và hình thành một dạng chất lỏng lý tưởng gọi là Chất siêu lỏng ---

surrounded by a crust.

được bao bọc trong một lớp vỏ cứng.

This material is incredibly dense –

Vật chất này là cực kỳ đặc-

the equivalent of the mass of a fully-loaded container ship

đến mức khối lượng của một chiếc tàu chất đầy hàng

squeezed into a human hair,

có kích thước chỉ bằng sợi tóc,

or the mass of Mount Everest in a space of a sugar cube.

hay khối lượng của cả ngọn núi Everest gói gọn trong cỡ một viên đường.

Deeper in the crust, the neutron superfluid forms different phases

Sâu xuống lớp vỏ, dòng neutron siêu lỏng hình thành những pha khác nhau

that physicists call “nuclear pasta,”

mà các nhà vật lý gọi là "Mỳ hạt nhân",

as it’s squeezed from lasagna to spaghetti-like shapes.

vì chúng các dạng từ giống như lagsana cho đến hình dạng như sợi mỳ spaghetti.

The massive precursors to neutron stars often spin.

Sao tiền thân của sao neutron thường tự quay quanh trục.

When they collapse,

Khi sụp đổ,

stars that are typically millions of kilometers wide

một ngôi sao có đường kính hàng triệu cây số

compress down to neutron stars that are only about 25 kilometers across.

sẽ nén lại thành một sao neutron có đường kính chỉ cỡ 25 cây số.

But the original star’s angular momentum is preserved.

Nhưng mô-men động lượng vẫn được bảo toàn.

So for the same reason that a figure skater’s spin accelerates

Nên giống như việc một người trượt băng sẽ tăng tốc độ quay

when they bring in their arms,

khi họ thu cánh tay mình lại,

the neutron star spins much more rapidly than its parent.

sao neutron xoay nhanh hơn rất nhiều so với tiền thân của nó.

The fastest neutron star on record rotates over 700 times every second,

Sao neutron nhanh nhất từng ghi nhận xoay 700 vòng mỗi giây,

which means that a point on its surface whirls through space

nghĩa là một điểm trên bề mặt ngôi sao sẽ xoay trong không gian

at more than a fifth of the speed of light.

với vận tốc bằng một phần năm vận tốc ánh sáng.

Neutron stars also have the strongest magnetic field of any known object.

Sao neutron cũng có trường lực từ mạnh nhất từng được biết.

This magnetic concentration forms vortexes

Sự tập trung từ lực này hình thành nên các xoáy

that radiate beams from the magnetic poles.

phóng ra các tia năng lượng từ các hố từ trường.

Since the poles aren’t always aligned with the rotational axis of the star,

Vì các hố không cố định thẳng hàng với trục của ngôi sao,

the beams spin like lighthouse beacons,

các tia phát xạ xoay tròn giống như ngọn đèn hải đăng,

which appear to blink when viewed from Earth.

nhấp nháy khi được nhìn từ Trái đất.

We call those pulsars.

Chúng ta gọi chúng là Sao xung.

The detection of one of these tantalizing flashing signals

Việc phát hiện ra một trong những tín hiệu nhấp nháy kì lạ này

by astrophysicist Jocelyn Bell in 1967

là nhờ vào nhà vật thiên văn Jocelyn Bell vào năm 1967

was in fact the way we indirectly discovered neutron stars

bằng đúng cách mà chúng ta đã gián tiếp phát hiện ra sao neutron

in the first place.

lần đầu tiên.

An aging neutron star’s furious rotation slows over a period of billions of years

Sự tự quay điên cuồng của một sao neutron sẽ chậm lại sao mỗi hàng tỷ năm

as it radiates away its energy in the form of electromagnetic and gravity waves.

do sự phát xạ năng lượng dưới dạng điện từ và sóng hấp dẫn.

But not all neutron stars disappear so quietly.

Nhưng không phải sao neutron nào cũng biến mất trong thầm lặng.

For example, we’ve observed binary systems

Ví dụ, chúng ta đã quan sát được những hệ sao đôi

where a neutron star co-orbits another star.

nơi mà sao neutron đồng hành cùng quỹ đạo với một sao khác.

A neutron star can feed on a lighter companion,

Sao neutron có thể hấp thu dần người bạn đồng hành nhẹ hơn,

gorging on its more loosely bound atmosphere

tạo thành một đĩa khí nóng ngày càng mở rộng xung quanh

before eventually collapsing cataclysmically into a black hole.

trước khi nó sụp đổ thành một lỗ đen.

While many stars exist as binary systems,

Khi mà nhiều ngôi sao tồn tại dưới dạng hệ sao đôi,

only a small percentage of those end up as neutron-star binaries,

chỉ một phần nhỏ trong đó sẽ hình thành hệ sao neutron đôi,

where two neutron stars circle each other in a waltz doomed to end as a merger.

nơi mà hai sao neutron quay quanh nhau trong một vũ điệu chết chóc.

When they finally collide, they send gravity waves through space-time

Khi chúng cuối cùng hợp nhất với nhau, chúng tạo ra sóng hấp dẫn trong không gian

like ripples from a stone thrown into a calm lake.

giống như khi quăng một hòn đá vào trong hồ nước tĩnh.

Einstein’s theory of General Relativity

Thuyết tương đối rộng của Einstein

predicted this phenomenon over 100 years ago, but it wasn't directly verified

dự đoán hiện tượng này hơn 100 năm trước, nhưng nó chỉ được xác thực

until 2017,

mãi đến năm 2017,

when gravitational-wave observatories LIGO and VIRGO

khi máy quan sát sóng hấp dẫn LIGO và VIRGO

observed a neutron star collision.

quan sát được sự va chạm của một sau neutron.

Other telescopes picked up a burst of gamma rays and a flash of light,

Nhiều kính thiên văn ghi nhận được một sự bùng nổ tia gamma và một chớp sáng,

and, later, x-rays and radio signals, all from the same impact.

sau đó là các tín hiệu tia X và sóng vô tuyến từ cùng một vụ va chạm.

That became the most studied event in the history of astronomy.

Điều đó trở thành sự kiện đáng chú ý nhất trong lịch sử ngành thiên văn.

It yielded a treasure trove of data

Nó tạo ra những dữ liệu quý báu

that’s helped pin down the speed of gravity,

để xác định chính xác tốc độ rơi tự do,

bolster important theories in astrophysics,

củng cố các học thuyết quan trọng của các nhà thiên văn,

and provide evidence for the origin of heavy elements like gold and platinum.

và cung cấp bằng chứng về nguồn gốc của các nguyên tố nặng như vàng và bạch kim.

Neutron stars haven’t given up all their secrets yet.

Các sao neutron vẫn chưa tiết lộ hết các bí ẩn của chúng.

LIGO and VIRGO are being upgraded to detect more collisions.

LOGO và VIRGO đang được nâng cấp để có thể phát hiện nhiều sự va chạm hơn.

That’ll help us learn what else

Điều đó sẽ giúp chúng ta hiểu

the spectacular demise of these dense, pulsating, spinning magnets

cách những quả cầu nam châm xoay tít, phát xạ và cực kì đặc này

can tell us about the universe.

có thể giúp chúng ta hiểu về vũ trụ.