Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà vật lý lý thuyết đã sử dụng các mô phỏng để giải thích các bài đọc bất thường được thu thập trong năm 2009 bởi Bề mặt Sao Thủy, Môi trường Không gian, Địa hóa học và sứ mệnh Ranging. Nguồn gốc của các electron năng lượng được phát hiện trong đuôi từ tính của Sao Thủy đã khiến các nhà khoa học bối rối. Nghiên cứu mới này cung cấp một giải pháp khả thi cho cách thức các electron năng lượng này hình thành.
Dòng chảy của vật chất từ bên trong một hành tinh tạo ra từ trường toàn cầu. Trong Sao Thủy và Trái đất, các dòng kim loại lỏng trong lõi hành tinh tạo ra từ trường của các hành tinh. Những trường này khác nhau về hình dạng, kích thước, góc và sức mạnh từ hành tinh này sang hành tinh khác nhưng tất cả đều quan trọng để bảo vệ các hành tinh khỏi các hạt mặt trời.
Gió mặt trời làm nổ các hành tinh với bức xạ và gây ra các cơn bão từ mà đôi khi chúng ta thấy trên Trái đất là ánh sáng phía bắc hay còn gọi là cực quang. Đuôi từ tính hoặc từ tính hình thành khi áp suất bức xạ mạnh từ gió mặt trời “đẩy” lên từ trường của hành tinh. Những cái đuôi này hình thành ở phía ban đêm của hành tinh, đối mặt với mặt trời. Trên sao Thủy, các cơn bão từ ở đuôi lớn hơn và nhanh hơn so với những gì được quan sát trên Trái đất.
Từ trường của sao Thủy yếu hơn 100 lần so với Trái đất do đó các nhà vật lý ngạc nhiên rằng MESSENGER đã phát hiện ra dấu hiệu của các electron năng lượng ở đuôi từ của hành tinh – từ trường Hermean.
Xiaowei Zhou, một tác giả của nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi muốn tìm hiểu lý do tại sao vệ tinh tìm thấy các hạt năng lượng”.
Một ứng cử viên có khả năng chịu trách nhiệm cho sự hiện diện của các hạt năng lượng này là kết nối lại từ tính. Sự kết nối lại từ tính xảy ra khi sự sắp xếp của các đường sức từ thay đổi giải phóng động năng và nhiệt năng. Tuy nhiên, trong môi trường vật lý thiên văn hỗn loạn, sự kết nối lại từ tính được hiểu kém. Trong nghiên cứu này, các nhà vật lý Trung Quốc và Đức đã điều tra sự kết nối lại từ tính trong bối cảnh nhiễu loạn trong từ trường Hermean.
Mô phỏng Magnetohydrodynamic và tính toán hạt thử nghiệm cho thấy rằng plasmoids – cấu trúc từ tính riêng biệt bao gồm plasma – được tạo ra trong quá trình kết nối lại từ tính. Những plasmoids này làm tăng tốc các electron năng lượng. Các kết quả mô phỏng được hỗ trợ bởi các phép đo MESSENGER của các loài plasmoid và kết nối lại plasmoid trong từ tính Hermean.
Các nhà nghiên cứu cũng sử dụng mô hình nhiễu loạn trung bình để mô tả sự nhiễu loạn của các quá trình vật lý ở quy mô subgrid. Các quá trình tăng tốc được thu nhỏ theo các tham số bắt chước các điều kiện đặc trưng được báo cáo từ từ tính Hermean. Các mô phỏng cho thấy rằng trong những điều kiện này, sự kết nối lại plasmoid hỗn loạn có thể chịu trách nhiệm cho sự gia tốc electron. Các nhà thiên văn học cũng chỉ ra rằng nhiễu loạn giúp tăng cường kết nối lại bằng cách tăng tốc độ kết nối lại.
Mô hình của nhóm dự đoán các giới hạn trên cho sự kết nối lại plasmoid hỗn loạn và gia tốc electron tương ứng. Nhiệm vụ của hãng Cooki-Colombo ra mắt vào tháng 10 năm 2018 sẽ thử nghiệm những dự đoán này. Các vệ tinh của hãng Cooki-Colombo được chế tạo để chịu được môi trường khắc nghiệt, nóng gần mặt trời, sẽ được đưa vào quỹ đạo của Sao Thủy vào năm 2025 trong một năm Trái đất để truyền các quan sát từ hành tinh này.
Các vệ tinh trước đây không thể kiểm tra năng lượng cao từ các electron và một mục đích của nhiệm vụ này là đo các hạt năng lượng từ từ tính của Hermean bằng công nghệ máy dò mới. Với công nghệ mới này, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ có được cái nhìn cận cảnh chi tiết hơn về ảnh hưởng của nhiễu loạn.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Viện Vật lý Hoa Kỳ . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :