Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một nghiên cứu mới mô tả phép đo trực tiếp đầu tiên về cách năng lượng được truyền từ các trường điện từ hỗn loạn trong không gian sang các hạt tạo nên gió mặt trời, dẫn đến sự nóng lên của không gian liên hành tinh.
Đại học Queen Mary, London đã dẫn đầu một nghiên cứu mô tả phép đo trực tiếp đầu tiên về cách năng lượng được truyền từ các trường điện từ hỗn loạn trong không gian sang các hạt tạo nên gió mặt trời, dẫn đến sự nóng lên của không gian liên hành tinh.
Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Nature Communications và được thực hiện với Đại học Arizona và Đại học Iowa, cho thấy một quá trình được gọi là Landau damping chịu trách nhiệm truyền năng lượng từ sự nhiễu loạn plasma điện từ trong không gian sang các electron trong gió mặt trời, gây ra năng lượng của chúng .
Quá trình này, được đặt theo tên của nhà vật lý từng đoạt giải Nobel Lev Landau (1908-1968), xảy ra khi một sóng truyền qua plasma và các hạt plasma đang truyền với tốc độ tương tự hấp thụ năng lượng này, dẫn đến giảm năng lượng (giảm xóc ) của sóng.
Mặc dù quá trình này đã được đo lường trong một số tình huống đơn giản trước đây, nhưng không biết liệu nó có còn hoạt động trong các plasma rất hỗn loạn và phức tạp xảy ra tự nhiên trong không gian hay không, liệu sẽ có một quá trình hoàn toàn khác.
Trên khắp vũ trụ, vật chất ở trạng thái plasma tràn đầy năng lượng ở nhiệt độ cao hơn nhiều so với dự kiến. Chẳng hạn, corona mặt trời nóng hơn hàng trăm lần so với bề mặt Mặt trời, một bí ẩn mà các nhà khoa học vẫn đang cố gắng tìm hiểu.
Cũng rất quan trọng để hiểu được sự nóng lên của nhiều plasma vật lý thiên văn khác, như môi trường giữa các vì sao và các đĩa plasma bao quanh các lỗ đen, để giải thích một số hành vi cực đoan được hiển thị trong các môi trường này.
Có thể thực hiện các phép đo trực tiếp các cơ chế tạo năng lượng plasma hoạt động trong gió mặt trời (lần đầu tiên được trình bày trong bài viết này) sẽ giúp các nhà khoa học hiểu được nhiều câu hỏi mở, như những câu hỏi này, về vũ trụ.
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra điều này bằng cách sử dụng các phép đo độ phân giải cao mới từ tàu vũ trụ Đa quy mô (MMS) của NASA (vừa ra mắt năm 2015), cùng với kỹ thuật phân tích dữ liệu mới được phát triển (kỹ thuật tương quan hạt-trường).
Gió mặt trời là dòng các hạt tích điện (tức là plasma) phát ra từ Mặt trời và lấp đầy toàn bộ hệ mặt trời của chúng ta, và tàu vũ trụ MMS nằm trong gió mặt trời đo các trường và các hạt bên trong nó khi nó đi qua.
Tác giả chính, Tiến sĩ Christopher Chen, từ Đại học Queen Mary, London, cho biết: “Plasma cho đến nay là dạng vật chất hữu hình dồi dào nhất trong vũ trụ, và thường ở trạng thái hỗn loạn và rất rõ ràng được gọi là nhiễu loạn. đến các hạt trong plasma dẫn đến sưởi ấm và tạo năng lượng, làm cho nhiễu loạn và sự nóng lên liên quan đến các hiện tượng rất phổ biến trong tự nhiên.
“Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã thực hiện phép đo trực tiếp đầu tiên của các quá trình liên quan đến gia nhiệt hỗn loạn trong plasma vật lý thiên văn xảy ra tự nhiên. Chúng tôi cũng xác minh kỹ thuật phân tích mới là một công cụ có thể được sử dụng để thăm dò năng lượng plasma và có thể được sử dụng trong một loạt các nghiên cứu tiếp theo về các khía cạnh khác nhau của hành vi huyết tương. “
Giáo sư Greg Howes của Đại học Iowa, người đã phát minh ra kỹ thuật phân tích mới này, cho biết: “Trong quá trình giảm chấn Landau, điện trường liên kết với sóng di chuyển qua plasma có thể tăng tốc các electron di chuyển với tốc độ phù hợp với sóng, Ứng dụng quan sát thành công đầu tiên của kỹ thuật tương quan hạt-trường này thể hiện lời hứa của mình để trả lời các câu hỏi cơ bản, lâu dài về hành vi và sự tiến hóa của các plasma không gian, chẳng hạn như sự nóng lên của corona mặt trời. “
Bài viết này cũng mở đường cho kỹ thuật này được sử dụng cho các nhiệm vụ trong tương lai tới các khu vực khác của hệ mặt trời, như Tàu thăm dò mặt trời của NASA Parker (ra mắt năm 2018) đang bắt đầu khám phá môi trường corona và plasma gần Mặt trời lần đầu tiên.
Nguồn tin tức:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Queen Mary London . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :