Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Đội tàu vũ trụ rộng lớn của NASA cho phép các nhà khoa học nghiên cứu cực kỳ cận cảnh Mặt trời – một trong những tàu vũ trụ của cơ quan này thậm chí đang trên đường bay qua bầu khí quyển bên ngoài của Mặt trời. Nhưng đôi khi lùi lại một bước có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc mới.
Đội tàu vũ trụ rộng lớn của NASA cho phép các nhà khoa học nghiên cứu Mặt trời cực kỳ cận cảnh – một trong những tàu vũ trụ của cơ quan này thậm chí đang trên đường bay qua bầu khí quyển bên ngoài của Mặt trời. Nhưng đôi khi lùi lại một bước có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc mới.
Trong một nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã xem xét vết đen – tối các bản vá lỗi trên Mặt Trời gây ra bởi từ trường của nó – ở độ phân giải thấp như thể chúng là hàng nghìn tỷ dặm. Kết quả là một cái nhìn mô phỏng về các ngôi sao ở xa, có thể giúp chúng ta hiểu hoạt động của các ngôi sao và các điều kiện cho sự sống trên các hành tinh quay quanh các ngôi sao khác.
Shin Toriumi, tác giả chính của nghiên cứu mới và là nhà khoa học tại Viện Khoa học Vũ trụ và Du hành tại JAXA cho biết: “Chúng tôi muốn biết một vùng vết đen Mặt trời sẽ trông như thế nào nếu chúng tôi không thể phân giải nó trong một hình ảnh. “Vì vậy, chúng tôi đã sử dụng dữ liệu mặt trời như thể nó đến từ một ngôi sao xa xôi để có mối liên hệ tốt hơn giữa vật lý mặt trời và vật lý sao.”
Các vết đen thường là tiền thân của các đốm sáng Mặt trời – sự bùng phát năng lượng dữ dội từ bề mặt Mặt trời – vì vậy việc theo dõi các vết đen là rất quan trọng để hiểu tại sao và cách thức các đốm sáng xảy ra. Ngoài ra, việc hiểu được tần suất xuất hiện của các tia sáng trên các ngôi sao khác là một trong những chìa khóa để hiểu cơ hội tồn tại sự sống của chúng. Có một vài ngọn lửa có thể giúp hình thành các phân tử phức tạp như RNA và DNA từ các khối xây dựng đơn giản hơn. Nhưng quá nhiều pháo sáng mạnh có thể tước toàn bộ bầu khí quyển, khiến một hành tinh không thể ở được.
Để xem vết đen Mặt trời và ảnh hưởng của nó lên bầu khí quyển Mặt trời trông như thế nào đối với một ngôi sao ở xa, các nhà khoa học bắt đầu với dữ liệu độ phân giải cao của Mặt trời từ Đài quan sát Động lực học Mặt trời của NASA và sứ mệnh Hinode của JAXA / NASA. Bằng cách bổ sung tất cả ánh sáng trong mỗi hình ảnh, các nhà khoa học đã chuyển đổi các hình ảnh có độ phân giải cao thành các điểm dữ liệu duy nhất. Kết hợp các điểm dữ liệu tiếp theo lại với nhau, các nhà khoa học đã tạo ra các biểu đồ về cách ánh sáng thay đổi khi vết đen đi qua mặt quay của Mặt trời. Những biểu đồ này, mà các nhà khoa học gọi là đường cong ánh sáng, đã cho thấy một vết đen đi qua trên Mặt trời sẽ trông như thế nào nếu nó cách xa nhiều năm ánh sáng.
Vladimir Airapetian, đồng tác giả của nghiên cứu mới và là nhà vật lý thiên văn tại Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, cho biết: “Mặt trời là ngôi sao gần nhất của chúng ta. “Trên các ngôi sao khác, bạn có thể chỉ nhận được một pixel hiển thị toàn bộ bề mặt, vì vậy chúng tôi muốn tạo một mẫu để giải mã hoạt động trên các ngôi sao khác.”
Nghiên cứu mới được công bố trên Tạp chí Vật lý Thiên văn (Astrophysical Journal) đã xem xét những trường hợp đơn giản khi chỉ có một nhóm vết đen có thể nhìn thấy trên toàn bộ mặt của Mặt trời. Mặc dù các sứ mệnh của NASA và JAXA đã liên tục thu thập các quan sát về Mặt trời trong hơn một thập kỷ, nhưng những trường hợp này khá hiếm. Thông thường có một số vết đen – chẳng hạn như trong thời gian cực đại của mặt trời, mà chúng ta đang tiến tới – hoặc không có vết đen nào cả. Trong tất cả các dữ liệu trong nhiều năm, các nhà khoa học chỉ tìm thấy một số ít các trường hợp của một nhóm vết đen mặt trời riêng biệt.
Nghiên cứu những sự kiện này, các nhà khoa học nhận thấy các đường cong ánh sáng khác nhau khi họ đo các bước sóng khác nhau. Trong ánh sáng khả kiến, khi một vết đen mặt trời kỳ dị xuất hiện ở trung tâm của Mặt trời, Mặt trời mờ hơn. Tuy nhiên, khi nhóm vết đen ở gần rìa của Mặt trời, nó thực sự sáng hơn do faculae – các đặc điểm từ sáng xung quanh các vết đen – bởi vì, ở gần rìa, các bức tường nóng của từ trường gần như thẳng đứng của chúng ngày càng trở nên rõ ràng.
Các nhà khoa học cũng xem xét các đường cong ánh sáng trong tia X và tia cực tím, cho thấy bầu khí quyển phía trên vết đen. Khi bầu khí quyển phía trên các vết đen bị đốt nóng từ tính, các nhà khoa học nhận thấy ở đó sáng lên ở một số bước sóng. Tuy nhiên, các nhà khoa học cũng bất ngờ phát hiện ra rằng hệ thống sưởi cũng có thể gây ra hiện tượng mờ ánh sáng từ bầu khí quyển có nhiệt độ thấp hơn. Những phát hiện này có thể cung cấp một công cụ để chẩn đoán môi trường của các đốm trên các ngôi sao.
“Cho đến nay, chúng tôi đã thực hiện các tình huống tốt nhất, nơi chỉ có một vết đen mặt trời có thể nhìn thấy”, Toriumi nói. “Tiếp theo, chúng tôi đang lên kế hoạch thực hiện một số mô hình số để hiểu điều gì sẽ xảy ra nếu chúng tôi có nhiều vết đen.”
Bằng cách nghiên cứu hoạt động của các ngôi sao đặc biệt trên các ngôi sao trẻ, các nhà khoa học có thể thu thập được cái nhìn về những gì Mặt trời trẻ của chúng ta có thể trông như thế nào. Điều này sẽ giúp các nhà khoa học hiểu cách Mặt trời trẻ – nhìn chung mờ hơn nhưng hoạt động – đã tác động đến Sao Kim, Trái đất và Sao Hỏa trong những ngày đầu của chúng. Nó cũng có thể giúp giải thích tại sao sự sống trên Trái đất bắt đầu cách đây bốn tỷ năm, mà một số nhà khoa học suy đoán có liên quan đến hoạt động mặt trời cường độ cao.
Nghiên cứu các ngôi sao trẻ cũng có thể góp phần giúp các nhà khoa học hiểu được những gì gây ra siêu sao – những sao mạnh hơn từ 10 đến 1000 lần so với sao lớn nhất được nhìn thấy trên Mặt trời trong những thập kỷ gần đây. Các ngôi sao trẻ thường hoạt động tích cực hơn, với những trận siêu tốc xảy ra gần như hàng ngày. Trong khi đó, trên Mặt trời trưởng thành hơn của chúng ta, chúng có thể chỉ xuất hiện một lần trong một nghìn năm hoặc lâu hơn.
Phát hiện những mặt trời trẻ có lợi cho việc hỗ trợ các hành tinh có thể sinh sống được, giúp các nhà khoa học tập trung vào sinh học thiên văn, nghiên cứu về nguồn gốc tiến hóa và sự phân bố của sự sống trong vũ trụ. Một số kính thiên văn thế hệ tiếp theo đang được sản xuất, có thể quan sát các ngôi sao khác ở bước sóng tia X và tia cực tím, có thể sử dụng kết quả mới để giải mã các quan sát về các ngôi sao ở xa. Đổi lại, điều này sẽ giúp xác định những ngôi sao có mức độ hoạt động của sao thích hợp cho sự sống – và sau đó có thể được theo dõi bằng các quan sát từ các nhiệm vụ có độ phân giải cao khác sắp tới, chẳng hạn như Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA.
Nguồn truyện:
Tài liệu do NASA / Trung tâm bay vũ trụ Goddard cung cấp . Bản gốc do Mara Johnson-Groh viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.