Manh mối mới về bí ẩn bầu khí quyển nóng hàng triệu độ xung quanh Mặt Trời

[Romano]

Tàu thăm dò mặt trời Parker của NASA đã tìm thấy manh mối mới về bí ẩn lâu đời tại sao bầu khí quyển bên ngoài của Mặt Trời lại nóng hơn nhiều so với bề mặt Trái Đất.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã băn khoăn không biết tại sao lớp khí quyển bên ngoài của Mặt Trời, hay còn gọi là vành nhật hoa, lại nóng lên khi di chuyển ra xa bề mặt Mặt Trời.

Hiện nay, những lý giải cho vấn đề này đã được thu hẹp lại nhờ dữ liệu do tàu thăm dò mặt trời Parker của NASA thu thập được mới đây, đây là thiết bị được con người chế tạo nhanh nhất, đã nhiều lần lướt qua Mặt Trời để tìm kiếm manh mối giải đáp cho hiện tượng được gọi là "bí ẩn về sự nóng lên của vành nhật hoa".

Trong lần đầu tiên tàu thăm dò lướt qua Mặt Trời, các thiết bị của nó phát hiện ra sự đảo ngược đột ngột theo hướng từ trường của mặt trời. Các nhà khoa học gọi những trường hợp như vậy là "chuyển hướng" và nghi ngờ chúng là tác nhân làm tăng nhiệt độ của vành nhật hoa, chủ yếu bằng cách giải phóng năng lượng từ trường chứa trong chúng khi di chuyển trong Mặt Trời và trong không gian.Tàu thăm dò Mặt trời Parker đã bay qua Mặt Trời lần thứ 20 vào tháng trước, tìm kiếm manh mối cho bí ẩn kéo dài hàng thập kỷ về lý do tại sao vành nhật hoa của Mặt Trời nóng hơn bề mặt của nó gấp trăm lần. (Ảnh: NASA)

Đồng tác giả nghiên cứu Mojtaba Akhavan-Tafti của Đại học Michigan cho biết: "Năng lượng đó phải giải phóng đi đâu đó và nó có thể góp phần làm nóng vành nhật hoa đồng thời đẩy nhanh gió mặt trời".

Bí ẩn về sự nóng lên của vành nhật hoa liên quan đến bầu khí quyển bên ngoài của Mặt Trời, vành nhật hoa nóng hơn hàng trăm lần so với "bề mặt" của nó, gọi là quang quyển. Mặc dù quang quyển gần hơn hàng triệu dặm so với lõi của Mặt Trời, nơi xảy ra phản ứng tổng hợp hạt nhân cung cấp nhiệt và năng lượng cho Trái Đất.

Mặc dù mát hơn vành nhật hoa, quang quyển chịu trách nhiệm cho phần lớn ánh sáng từ Mặt Trời, nó hoàn toàn "rửa trôi" ánh sáng từ bầu khí quyển Mặt Trời. Do đó, vành nhật hoa chỉ có thể được nhìn thấy khi ánh sáng từ quang quyển bị chặn bởi nhật thực hoặc bằng cách sử dụng một công cụ đặc biệt gọi là coronagraph.

Điều đó có nghĩa là để nghiên cứu vành nhật hoa, tàu thăm dò Parker Solar phải chịu nhiệt độ khoảng 1.400 độ C để tiếp cận gần hơn tới Mặt Trời.

Akhavan-Tafti và nhóm của ông đã nghiên cứu dữ liệu thu thập được từ hơn chục vòng bay mà Parker thực hiện quanh Mặt Trời, tìm kiếm chính xác nơi bắt đầu các hiện tượng chuyển hướng, điều này rất quan trọng để hiểu được ảnh hưởng của chúng đến vành nhật hoa.

Tuy nhiên, các đặc điểm được tìm kiếm không hề xuất hiện ở đâu cả, ít nhất là bên trong vành nhật hoa. Thay vào đó, dữ liệu của tàu thăm dò cho thấy hiện tượng chuyển hướng là hiện tượng thường xảy ra trong gió mặt trời gần Mặt Trời.

Phát hiện này cho thấy hiện tượng chuyển động ngoằn ngoèo làm nóng vành nhật hoa có thể không bắt đầu từ bề mặt Mặt Trời, loại trừ một trong hai giả thuyết chính về nguồn gốc chuyển động ngoằn ngoèo này.

Các nhà khoa học cho rằng vẫn có thể có một cơ chế kích hoạt góp phần tạo nhiệt cho phần ngoài cùng của Mặt Trời. Một cơ chế như vậy có thể là va chạm bùng nổ của các đường sức từ hỗn loạn trên bề mặt Mặt Trời, Akhavan-Tafti cho biết.

Trong những vụ va chạm như vậy, các trường từ rung động như dây đàn và đẩy nhanh plasma trong gió mặt trời lên tốc độ cao. Điều này có thể làm méo sóng từ thành các đường cong gần Mặt Trời. Tuy nhiên, nếu một số sóng đó biến mất trước khi thoát khỏi Mặt Trời, năng lượng của chúng sẽ bị đổ vào các lớp trên cùng, làm nóng vành nhật hoa.

Akhavan-Tafti cho biết: "Các cơ chế gây ra sự hình thành các đường cong gấp khúc và bản thân các đường cong gấp khúc đó có thể làm nóng cả vành nhật hoa và gió mặt trời".

Nghiên cứu này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của Mặt Trời và cuối cùng có thể giúp các nhà khoa học dự đoán, phát hiện và chuẩn bị cho các cơn bão Mặt Trời.

Nghiên cứu này là kết quả mới nhất thu được từ sứ mệnh của tàu Parker Solar của NASA kể từ khi bắt đầu nhiệm vụ vào năm 2018.

Tháng trước, tàu thăm dò Parker đã hoàn thành lần tiếp cận gần thứ 20 tới Mặt Trời, tiến gần đến khoảng cách chỉ còn 8 triệu km tính từ bề mặt của Mặt Trời, theo Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Johns Hopkins, đơn vị vận hành tàu vũ trụ này, cho biết.

Từ đó, tàu thăm dò đã bay ra ngoài, nhưng nó sẽ quét trở lại ở cùng khoảng cách nói trên vào ngày 30 tháng 9 và xa hơn một triệu dặm nữa (khoảng 1,6 triệu km) tính từ Mặt Trời vào đêm Giáng sinh năm nay. Các nhà khoa học hy vọng dữ liệu từ những chuyến đi này sẽ tiết lộ thêm về lý do tại sao vành nhật hoa nóng đến hàng triệu độ như vậy.