Trên Trái Đất, một milimét chẳng là gì. Một mẩu bánh quy rơi trên bàn cũng có thể cao hơn thế. Nhưng trên một ngôi sao neutron, đó lại là chiều cao tối đa mà một "ngọn núi" có thể đạt được, theo một nghiên cứu mô hình công bố năm 2021.
Sao neutron là phần lõi còn sót lại sau khi một ngôi sao khổng lồ phát nổ ở cuối vòng đời. Khi ngôi sao mẹ sụp đổ, electron và proton bị ép vào nhau tạo thành neutron, để lại một lõi cực kỳ đặc. Một sao neutron điển hình chỉ có đường kính khoảng 20 km, tương đương chiều dài đi xuyên qua một thành phố lớn, nhưng khối lượng của nó có thể vượt qua cả Mặt Trời. Vật chất bên trong bị nén đến mức gần bằng hoặc vượt mật độ của hạt nhân nguyên tử, nên các nhà khoa học thường ví von rằng chỉ một thìa nhỏ vật chất ở đây cũng nặng tới hàng trăm triệu tấn.
Chính vì lực hấp dẫn quá lớn, núi trên sao neutron không thể mọc cao như trên Trái Đất. Ở đây, đá được nâng đỡ và có thể vươn lên hàng nghìn mét trước khi trọng lượng của chính nó khiến nền đá biến dạng. Nhưng trên sao neutron, bất kỳ phần nhô lên nào trên bề mặt cũng bị đè xuống gần như ngay lập tức. Vì vậy, những "ngọn núi" ở đây thực chất chỉ là các chỗ lồi lõm cực nhỏ, không có đỉnh, sườn dốc hay thung lũng như ta vẫn hình dung. Đáng chú ý, sao neutron cũng không hề yên tĩnh. Một số sao xung, tức sao neutron quay nhanh và phát ra chùm bức xạ, có thể quay tới 716 vòng mỗi giây, nhanh hơn Trái Đất hàng trăm nghìn lần.
Điều khiến giới khoa học quan tâm đến con số một milimét này nằm ở chỗ, nếu khối lượng của một sao neutron đang quay không phân bố đối xứng hoàn toàn quanh trục quay, nó có thể liên tục phát ra sóng hấp dẫn, tức những gợn sóng lan truyền trong không thời gian. Ngay cả một ngọn núi cao chưa tới 1 milimét cũng đủ để tạo ra sự bất đối xứng cần thiết cho hiện tượng này. Bằng cách tính toán ngọn núi cao nhất mà một sao neutron có thể chịu được, các nhà khoa học biết cần tìm kiếm tín hiệu sóng hấp dẫn mạnh đến mức nào. Ngược lại, nếu không phát hiện được tín hiệu nào, họ vẫn có thể dùng điều đó để giới hạn mức độ gồ ghề tối đa trên bề mặt các sao neutron đã biết.
Nhờ vậy một chi tiết tưởng như vụn vặt lại mở ra manh mối về những câu hỏi lớn hơn nhiều: vật chất có thể bị nén đến giới hạn nào, lớp vỏ ngoài của sao neutron sẽ vỡ ra ở đâu, và những định luật vật lý nào đang chi phối phần lõi bí ẩn mà con người chưa thể chạm tới.
Sao neutron là phần lõi còn sót lại sau khi một ngôi sao khổng lồ phát nổ ở cuối vòng đời. Khi ngôi sao mẹ sụp đổ, electron và proton bị ép vào nhau tạo thành neutron, để lại một lõi cực kỳ đặc. Một sao neutron điển hình chỉ có đường kính khoảng 20 km, tương đương chiều dài đi xuyên qua một thành phố lớn, nhưng khối lượng của nó có thể vượt qua cả Mặt Trời. Vật chất bên trong bị nén đến mức gần bằng hoặc vượt mật độ của hạt nhân nguyên tử, nên các nhà khoa học thường ví von rằng chỉ một thìa nhỏ vật chất ở đây cũng nặng tới hàng trăm triệu tấn.
Chính vì lực hấp dẫn quá lớn, núi trên sao neutron không thể mọc cao như trên Trái Đất. Ở đây, đá được nâng đỡ và có thể vươn lên hàng nghìn mét trước khi trọng lượng của chính nó khiến nền đá biến dạng. Nhưng trên sao neutron, bất kỳ phần nhô lên nào trên bề mặt cũng bị đè xuống gần như ngay lập tức. Vì vậy, những "ngọn núi" ở đây thực chất chỉ là các chỗ lồi lõm cực nhỏ, không có đỉnh, sườn dốc hay thung lũng như ta vẫn hình dung. Đáng chú ý, sao neutron cũng không hề yên tĩnh. Một số sao xung, tức sao neutron quay nhanh và phát ra chùm bức xạ, có thể quay tới 716 vòng mỗi giây, nhanh hơn Trái Đất hàng trăm nghìn lần.
Điều khiến giới khoa học quan tâm đến con số một milimét này nằm ở chỗ, nếu khối lượng của một sao neutron đang quay không phân bố đối xứng hoàn toàn quanh trục quay, nó có thể liên tục phát ra sóng hấp dẫn, tức những gợn sóng lan truyền trong không thời gian. Ngay cả một ngọn núi cao chưa tới 1 milimét cũng đủ để tạo ra sự bất đối xứng cần thiết cho hiện tượng này. Bằng cách tính toán ngọn núi cao nhất mà một sao neutron có thể chịu được, các nhà khoa học biết cần tìm kiếm tín hiệu sóng hấp dẫn mạnh đến mức nào. Ngược lại, nếu không phát hiện được tín hiệu nào, họ vẫn có thể dùng điều đó để giới hạn mức độ gồ ghề tối đa trên bề mặt các sao neutron đã biết.
Nhờ vậy một chi tiết tưởng như vụn vặt lại mở ra manh mối về những câu hỏi lớn hơn nhiều: vật chất có thể bị nén đến giới hạn nào, lớp vỏ ngoài của sao neutron sẽ vỡ ra ở đâu, và những định luật vật lý nào đang chi phối phần lõi bí ẩn mà con người chưa thể chạm tới.
