Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các quan sát từ nhật thực toàn phần được sử dụng để đo hình dạng của từ trường của Mặt trời.
Các nhà nghiên cứu tại Viện Thiên văn học thuộc Đại học Hawaii (IfA) đã rất nỗ lực nghiên cứu corona mặt trời, bầu khí quyển ngoài cùng của mặt trời mở rộng ra không gian liên hành tinh. Các tính chất của corona mặt trời là hệ quả của từ trường phức tạp của Mặt trời, được sản xuất trong phần bên trong mặt trời và vươn ra ngoài không gian.
Sinh viên tốt nghiệp IfA, Benjamin Boe đã thực hiện một nghiên cứu mới sử dụng các quan sát nhật thực toàn phần để đo hình dạng của từ trường vành với độ phân giải không gian cao hơn và trên một diện tích lớn hơn bao giờ hết. Kết quả được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn (Astrophysical Journal ) vào ngày 3/6.
Các corona dễ dàng nhìn thấy nhất trong một lần nhật thực toàn phần – khi mặt trăng nằm trực tiếp giữa Trái đất và Mặt trời, chặn ánh sáng mặt trời. Những tiến bộ công nghệ đáng kể trong những thập kỷ gần đây đã chuyển phần lớn phân tích sang các quan sát trên không gian ở các bước sóng ánh sáng không thể tiếp cận được từ mặt đất, hoặc đến các kính viễn vọng trên mặt đất lớn như Kính thiên văn Mặt trời Daniel K. Inouye trên Maui. Mặc dù có những tiến bộ này, một số khía cạnh của corona chỉ có thể được nghiên cứu trong quá trình nhật thực toàn phần.
Boe được cố vấn bởi Giáo sư Thiên văn học UH Mānoa, Shadia Habbal, một chuyên gia nghiên cứu về vành. Habbal đã lãnh đạo một nhóm những kẻ săn đuổi nhật thực, Solar Wind Sherpas thực hiện các quan sát khoa học trong quá trình nhật thực trong hơn 20 năm. Những quan sát này đã dẫn đến những đột phá trong việc tiết lộ một số bí mật của các quá trình vật lý xác định corona.
“Các corona đã được quan sát với nhật thực toàn phần trong hơn một thế kỷ, nhưng chưa bao giờ hình ảnh nhật thực được sử dụng để định lượng cấu trúc từ trường của nó”, Boe giải thích. “Tôi biết rằng có thể trích xuất được nhiều thông tin hơn bằng cách áp dụng các kỹ thuật xử lý hình ảnh hiện đại vào dữ liệu nhật thực.”
Boe đã tìm ra mô hình phân bố các đường sức từ trong corona, sử dụng phương pháp dò tìm tự động áp dụng cho hình ảnh của corona được chụp trong 14 lần nhật thực trong hai thập kỷ qua. Dữ liệu này cung cấp cơ hội nghiên cứu những thay đổi trong corona qua hai chu kỳ từ tính 11 năm của Mặt trời.
Boe thấy rằng có những cấu trúc rất nhỏ trên khắp hành lang. Hình ảnh độ phân giải cao hơn cho thấy các cấu trúc quy mô nhỏ hơn, ngụ ý rằng corona thậm chí còn có cấu trúc hơn so với những gì được báo cáo trước đây. Để định lượng những thay đổi này, Boe đã đo góc từ trường so với bề mặt của Mặt trời.
Trong thời gian hoạt động của mặt trời tối thiểu, trường của corona phát ra gần như thẳng ra khỏi Mặt trời gần xích đạo và các cực, trong khi nó xuất hiện ở nhiều góc độ khác nhau ở vĩ độ trung bình. Trong thời gian tối đa, từ trường vành được tổ chức ít hơn và xuyên tâm hơn.
“Chúng tôi biết sẽ có những thay đổi trong chu kỳ mặt trời nhưng chúng tôi không bao giờ mong đợi việc mở rộng và cấu trúc trường vành sẽ như thế nào”, Boe giải thích. “Các mô hình trong tương lai sẽ phải giải thích các tính năng này để hiểu đầy đủ về từ trường vành.”
Những kết quả này thách thức các giả định hiện tại được sử dụng trong mô hình coronal, thường cho rằng từ trường vành là xuyên tâm vượt quá 2,5 radii mặt trời. Thay vào đó, công trình này phát hiện ra rằng trường vành thường không xuyên tâm với ít nhất 4 bán kính mặt trời.
Công trình này có ý nghĩa hơn nữa trong các lĩnh vực nghiên cứu năng lượng mặt trời khác – bao gồm sự hình thành của gió mặt trời, tác động đến từ trường của Trái đất và có thể có tác động lên mặt đất, chẳng hạn như mất điện.
Những kết quả này được đặc biệt quan tâm đối với sự hình thành của gió mặt trời. Nó chỉ ra rằng những ý tưởng hàng đầu về cách mô hình hóa sự hình thành của gió mặt trời là chưa hoàn chỉnh, và vì vậy khả năng dự đoán và phòng thủ của chúng ta trước thời tiết không gian có thể được cải thiện.
Boe đã lên kế hoạch tham gia vào các cuộc thám hiểm nhật thực tiếp theo của đội mình. Dự án tiếp theo dự kiến sẽ diễn ra ở Nam Mỹ vào tháng 12 năm 2020.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Hawaii tại Manoa . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :