Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà khoa học đã kiểm tra lại dữ liệu của Helios 45 tuổi, tìm thấy những đoàn tàu dài của những đốm sáng Blobs khổng lồ – giống như bong bóng thế giới khác của đèn dung nham, nhưng có kích thước gấp 50 đến 500 lần Trái đất – cứ sau 90 phút lại chảy ra từ mặt trời.
Khi Simone Di Matteo lần đầu tiên nhìn thấy các mẫu trong dữ liệu của mình, có vẻ như nó quá tốt để trở thành sự thật. “Nó quá hoàn hảo!” Di Matteo, một tiến sĩ vật lý không gian sinh viên tại Đại học Tổng hợp ở Ý, nhớ lại suy nghĩ. “Nó không thể là thật.” Và không phải thế, anh sẽ sớm tìm ra.
Di Matteo đang tìm kiếm những đoàn tàu dài của những đốm sáng Blobs khổng lồ – giống như bong bóng thế giới khác của đèn dung nham, nhưng bất cứ nơi nào có kích thước gấp 50 đến 500 lần Trái đất – trong gió mặt trời. Gió mặt trời, có nguồn gốc chưa được hiểu đầy đủ, là dòng các hạt tích điện thổi liên tục từ Mặt trời. Từ trường của trái đất, được gọi là từ quyển, che chắn hành tinh của chúng ta khỏi sự bức xạ của nó. Nhưng khi những đốm sáng khổng lồ của gió mặt trời va chạm với từ quyển, chúng có thể gây ra nhiễu loạn ở đó gây cản trở các vệ tinh và tín hiệu liên lạc hàng ngày.
Trong cuộc tìm kiếm của mình, Di Matteo đang kiểm tra lại dữ liệu lưu trữ từ hai tàu vũ trụ Helios của Đức, được phóng vào năm 1974 và 1976 để nghiên cứu Mặt trời. Nhưng đây là dữ liệu 45 năm trước đây anh chưa từng làm việc. Các mô hình hoàn hảo, giống như sóng mà ban đầu ông tìm thấy gợi ý rằng một cái gì đó đang dẫn ông đi lạc đường.
Mãi cho đến khi phát hiện và loại bỏ những mô hình sai lầm đó, Di Matteo mới tìm thấy chính xác thứ mà anh ta đang tìm kiếm: những vệt chấm chấm xuất hiện từ Mặt trời cứ sau 90 phút. Các nhà khoa học đã công bố phát hiện của họ trong Vật lý không gian JGR vào ngày 21 tháng 2 năm 2019. Họ nghĩ rằng các đốm màu có thể làm sáng tỏ sự khởi đầu của gió mặt trời. Bất cứ quá trình nào gửi gió mặt trời ra khỏi Mặt trời đều phải để lại chữ ký (signatures) trên các đốm màu.
nghiên cứu của Di Matteo là sự bắt đầu một dự án khoa học mới của NASA đã tiến hành với dự đoán của các dữ liệu đầu tiên từ sứ mệnh Probe Parker năng lượng mặt trời của NASA, đã ra mắt vào năm 2018. Trong bảy năm sau đó, Parker sẽ bay qua lãnh thổ chưa được khám phá, tăng gần như là 4 triệu dặm từ mặt trời. Trước khi Parker, vệ tinh Helios 2 nắm giữ kỉ lục cho cách tiếp cận gần nhất với Mặt trời ở 27 triệu dặm, và các nhà khoa học nghĩ rằng nó có thể cung cấp cho họ một ý tưởng về những gì mong đợi. “Khi một nhiệm vụ như Parker sẽ thấy những điều chưa ai từng thấy trước đây, chỉ cần một gợi ý về những gì có thể quan sát được là thực sự hữu ích”, Di Matteo nói.
Vấn đề với việc nghiên cứu gió mặt trời từ Trái đất là khoảng cách. Trong thời gian cần gió mặt trời để đua trên 93 triệu dặm giữa chúng tôi và mặt trời (Sun), manh mối quan trọng đối với nguồn gốc của gió – như nhiệt độ và mật độ – phai. “Bạn liên tục tự hỏi mình,” Bao nhiêu những gì tôi thấy ở đây là do sự tiến hóa trong bốn ngày quá cảnh và bao nhiêu đến từ Mặt trời? “, Nhà khoa học năng lượng mặt trời Nicholeen Viall, người đã khuyên Di Matteo trong suốt quá trình nghiên cứu của ông tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland. Dữ liệu của Helios – một số trong đó được thu thập ở một phần ba khoảng cách giữa Mặt trời và Trái đất – có thể giúp họ bắt đầu trả lời những câu hỏi này.
Bước đầu tiên là truy tìm các phép đo của Helios về các đốm màu trên nguồn của chúng trên Mặt trời. “Bạn có thể xem dữ liệu tàu vũ trụ tất cả những gì bạn muốn, nhưng nếu bạn có thể kết nối nó trở lại nơi nó đến từ Mặt trời, nó sẽ kể một câu chuyện hoàn chỉnh hơn”, Samantha Wallace, một trong những cộng tác viên nghiên cứu và tiến sĩ vật lý sinh viên tại Đại học New Mexico ở Albuquerque.
Wallace đã sử dụng mô hình gió mặt trời tiên tiến để liên kết các bản đồ từ tính của bề mặt mặt trời với các quan sát của Helios, một nhiệm vụ khó khăn vì ngôn ngữ máy tính và quy ước dữ liệu đã thay đổi rất nhiều kể từ thời của Helios. Bây giờ, các nhà nghiên cứu có thể thấy những khu vực nào trên Mặt trời có khả năng đâm chồi thành những đốm gió mặt trời.
Sau đó, Di Matteo đã tìm kiếm dữ liệu cho các mẫu sóng cụ thể. Họ mong đợi các điều kiện xen kẽ – nóng và dày đặc, sau đó lạnh lẽo và vất vả – khi các đốm màu cá nhân nhấn chìm tàu vũ trụ và di chuyển trên một hàng dài.
Các mẫu hình hoàn hảo của Di Matteo lần đầu tiên làm anh lo lắng. “Đó là một lá cờ đỏ,” Viall nói. “Gió mặt trời thực tế không có chu kỳ sạch và chính xác như vậy. Thông thường khi bạn có tần số chính xác như vậy, điều đó có nghĩa là một số hiệu ứng dụng cụ đang diễn ra.” Có lẽ có một số yếu tố của thiết kế thiết bị mà họ không xem xét và đó là những hiệu ứng truyền đạt phải được tách ra khỏi các mẫu gió mặt trời thực sự.
Di Matteo cần thêm thông tin về các nhạc cụ Helios. Nhưng hầu hết các nhà nghiên cứu làm việc trong nhiệm vụ đã nghỉ hưu từ lâu. Anh ấy đã làm những gì người khác sẽ làm, và chuyển sang internet.
Nhiều tìm kiếm của Google và một ngày cuối tuần của các dịch giả trực tuyến, Di Matteo đã khai quật một hướng dẫn sử dụng tiếng Đức mô tả các công cụ dành riêng cho thí nghiệm gió mặt trời của nhiệm vụ. Nhiều thập kỷ trước, khi Helios chỉ đơn thuần là một bản thiết kế và trước khi bất kỳ ai phóng tàu vũ trụ lên Mặt trời, các nhà khoa học không biết cách đo gió mặt trời tốt nhất. Để chuẩn bị cho các kịch bản khác nhau, Di Matteo đã học được, họ đã trang bị cho các đầu dò hai dụng cụ khác nhau, mỗi loại sẽ đo các tính chất gió mặt trời nhất định theo cách riêng của chúng. Đây là thủ phạm gây ra làn sóng hoàn hảo của Di Matteo: chính con tàu vũ trụ, khi nó xen kẽ giữa hai dụng cụ.
Sau khi họ loại bỏ các phân đoạn dữ liệu được thực hiện trong quá trình chuyển đổi công cụ thông thường, các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm lại các đốm màu. Lần này, họ đã tìm thấy chúng. Nhóm nghiên cứu mô tả năm trường hợp mà Helios tình cờ bắt được các đoàn tàu. Mặc dù các nhà khoa học đã phát hiện ra những đốm màu này từ Trái đất trước đây, đây là lần đầu tiên họ nghiên cứu chúng gần với Mặt trời và với mức độ chi tiết này. Họ phác thảo bằng chứng kết luận đầu tiên rằng các đốm màu nóng hơn và đậm đặc hơn gió mặt trời thông thường.
Cho dù các chuyến tàu Blobs bong bóng trong khoảng thời gian 90 phút liên tục hoặc trong các đợt, và mức độ khác nhau giữa chúng, vẫn là một bí ẩn. “Đây là một trong những nghiên cứu đưa ra nhiều câu hỏi hơn chúng tôi đã trả lời, nhưng đó là điều hoàn hảo cho Parker Solar thăm dò”, Viall nói.
Parker Solar thăm dò nhằm mục đích nghiên cứu Mặt trời gần, tìm kiếm câu trả lời cho các câu hỏi cơ bản về gió mặt trời. “Điều này sẽ rất hữu ích”, Aleida Higginson, phó nhà khoa học dự án của nhiệm vụ tại Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng của Đại học Johns Hopkins ở Laurel, Maryland, nói. “Nếu bạn thậm chí muốn bắt đầu hiểu những điều bạn chưa từng thấy trước đây, bạn cần biết những gì chúng tôi đã đo lường trước đây và có một diễn giải khoa học vững chắc cho nó.”
Probe Parker năng lượng mặt trời thực hiện flyby mặt trời thứ hai của mình vào ngày 04 tháng tư, mà mang nó 15 triệu dặm từ mặt trời – đã cắt khoảng cách kỷ lục Helios 2 của một nửa. Các nhà nghiên cứu rất háo hức xem liệu các đốm màu xuất hiện trong các quan sát của Parker. Cuối cùng, tàu vũ trụ sẽ đến rất gần, nó có thể bắt được các đốm màu ngay sau khi chúng mới hình thành ra khỏi Mặt trời.
Nguồn tin tức:
Tài liệu được cung cấp bởi Trung tâm bay không gian NASA / Goddard . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :