Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà khoa học đã kết hợp dữ liệu của NASA và xử lý hình ảnh tiên tiến để có được cái nhìn sâu sắc mới về các cấu trúc Mặt trời tạo ra luồng gió Mặt trời tốc độ cao trên Mặt trời. Cái nhìn đầu tiên về các đặc điểm tương đối nhỏ, được gọi là ‘khối cầu’, có thể giúp các nhà khoa học hiểu cách thức và lý do tại sao các nhiễu động hình thành trong gió mặt trời.
Các nhà khoa học đã kết hợp dữ liệu của NASA và xử lý hình ảnh tiên tiến để có được cái nhìn sâu sắc mới về các cấu trúc Mặt trời tạo ra luồng gió Mặt trời tốc độ cao trên Mặt trời, được nêu chi tiết trong nghiên cứu mới được công bố hôm nay trên Tạp chí Vật lý Thiên văn (The Astrophysical Journal). Cái nhìn đầu tiên về các đặc điểm tương đối nhỏ, được gọi là “khối cầu”, có thể giúp các nhà khoa học hiểu cách thức và lý do tại sao các nhiễu động hình thành trong gió mặt trời.
Ảnh hưởng từ tính của mặt trời trải dài hàng tỉ dặm, xa qua quỹ đạo của sao Diêm Vương và các hành tinh, được xác định bởi một động lực: gió mặt trời. Dòng chảy liên tục của vật chất mặt trời này mang từ trường của Mặt trời ra ngoài không gian, nơi nó định hình các môi trường xung quanh Trái đất, các thế giới khác và trong phạm vi không gian sâu. Những thay đổi trong gió mặt trời có thể tạo ra các hiệu ứng thời tiết không gian ảnh hưởng không chỉ đến các hành tinh mà còn ảnh hưởng đến các nhà thám hiểm người máy và người thật trong toàn bộ hệ mặt trời – và công trình này cho thấy rằng các đặc điểm tương đối nhỏ, chưa được khám phá trước đây gần bề mặt Mặt trời có thể đóng một vai trò quan trọng vai trò trong đặc điểm của gió mặt trời.
“Điều này cho thấy tầm quan trọng của các cấu trúc và quy trình quy mô nhỏ trên Mặt trời đối với việc tìm hiểu hệ thống thời tiết không gian và gió mặt trời quy mô lớn,” Vadim Uritsky, một nhà khoa học năng lượng mặt trời tại Đại học Công giáo Hoa Kỳ và Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Goddard của NASA, người đã dẫn đầu cuộc nghiên cứu chia sẻ.
Giống như tất cả các vật chất mặt trời, được tạo thành từ một loại khí ion hóa gọi là plasma, gió mặt trời được điều khiển bởi các lực từ trường. Và các lực từ trường trong bầu khí quyển của Mặt trời đặc biệt phức tạp: Bề mặt Mặt trời xuyên qua với sự kết hợp liên tục thay đổi của các vòng từ trường khép kín và các đường sức từ trường mở kéo dài ra trong hệ Mặt trời.
Chính dọc theo các đường sức từ trường mở này mà gió Mặt trời thoát ra từ Mặt trời vào không gian. Các khu vực từ trường mở trên Mặt trời có thể tạo ra các lỗ đăng quang, các mảng có mật độ tương đối thấp xuất hiện dưới dạng vết đen trong một số góc nhìn tia cực tím nhất định của Mặt trời. Thông thường, được nhúng bên trong các lỗ đăng quang này là các mạch phun vật chất mặt trời chảy ra ngoài từ Mặt trời trong nhiều ngày tại một thời điểm, được gọi là chùm tia. Những chùm tia mặt trời này xuất hiện sáng trong khung cảnh cực tím của Mặt trời, khiến chúng có thể dễ dàng nhìn thấy trước các đài quan sát như vệ tinh Đài quan sát Động lực Mặt trời của NASA và các tàu vũ trụ và dụng cụ khác. Là các vùng vật chất mặt trời đặc biệt dày đặc trong từ trường mở, các chùm tia đóng một vai trò lớn trong việc tạo ra gió mặt trời tốc độ cao – có nghĩa là các thuộc tính của chúng có thể định hình các đặc điểm của chính gió mặt trời.
Sử dụng các quan sát có độ phân giải cao từ vệ tinh của Đài quan sát Động lực học Mặt trời của NASA, hoặc SDO, cùng với kỹ thuật xử lý hình ảnh được phát triển cho công trình này, Uritsky và các cộng sự nhận thấy rằng những chùm tia này thực sự được tạo thành từ những sợi vật chất nhỏ hơn nhiều, mà họ gọi là khối cầu. Trong khi toàn bộ các chùm trải dài ra trên khoảng 70.000 dặm trong hình ảnh SDO của, độ rộng của mỗi sợi lông chim nhỏ chỉ là một vài ngàn dặm, dao động từ khoảng 2.300 dặm ở nhỏ nhất đến khoảng 4.500 dặm trong chiều rộng cho plumelets rộng nhất quan sát được.
Mặc dù nghiên cứu trước đó đã gợi ý về cấu trúc bên trong các chùm năng lượng mặt trời, nhưng đây là lần đầu tiên các nhà khoa học quan sát thấy các khối cầu với tiêu điểm rõ nét. Các kỹ thuật được sử dụng để xử lý hình ảnh đã làm giảm “nhiễu” trong các hình ảnh mặt trời, tạo ra một cái nhìn sắc nét hơn cho thấy các khối cầu và những thay đổi tinh tế của chúng ở độ chi tiết rõ ràng.
Công trình của họ, tập trung vào một chùm tia năng lượng mặt trời được quan sát vào ngày 2-3 tháng 7 năm 2016, cho thấy rằng độ sáng của chùm tia gần như hoàn toàn đến từ các bộ phận riêng lẻ, không có nhiều lông tơ bổ sung giữa các cấu trúc. Điều này cho thấy rằng các ống mềm không chỉ là một tính năng trong hệ thống lớn hơn của một chùm lông, mà còn là các khối xây dựng mà các chùm lông được tạo ra.
Judy Karpen, một trong những tác giả của nghiên cứu và là trưởng Phòng thí nghiệm Thời tiết Không gian thuộc Bộ phận Khoa học Trực thăng tại NASA Goddard, cho biết: “Mọi người đã nhìn thấy cấu trúc ở trong và dưới gốc của chùm tia. “Nhưng chúng tôi đã phát hiện ra rằng bản thân chùm lông là một bó của những chùm lông dày đặc hơn, chảy này, rất khác với hình ảnh chùm lông mà chúng tôi có trước đây.”
Họ cũng phát hiện ra rằng các khối cầu di chuyển riêng lẻ, mỗi khối tự dao động – cho thấy rằng hành vi quy mô nhỏ của các cấu trúc này có thể là động lực chính dẫn đến sự gián đoạn trong gió mặt trời, ngoài hành vi tập thể, quy mô lớn của chúng.
Tìm kiếm chữ ký bộ xương
Các quá trình tạo ra gió mặt trời thường để lại các dấu hiệu trong bản thân gió mặt trời – những thay đổi về tốc độ, thành phần, nhiệt độ và từ trường của gió có thể cung cấp manh mối về vật lý cơ bản trên Mặt trời. Các khối cầu năng lượng mặt trời cũng có thể để lại các ‘dấu vân tay’ như vậy, tiết lộ nhiều hơn về vai trò chính xác của chúng trong việc tạo ra gió mặt trời, mặc dù việc tìm kiếm và giải thích chúng có thể là một thách thức phức tạp của riêng nó.
Một nguồn quan trọng của dữ liệu sẽ được Probe Parker năng lượng mặt trời của NASA, đã bay gần mặt trời hơn bất cứ tàu vũ trụ khác – đạt khoảng cách càng gần càng 4 triệu dặm từ bề mặt mặt trời vào cuối sứ mệnh của mình – ảnh chụp đo độ phân giải cao của gió Mặt trời khi nó dao động bởi Mặt trời vài tháng một lần. Các quan sát của nó, gần Mặt trời hơn và chi tiết hơn so với những quan sát từ các nhiệm vụ trước đó, có thể tiết lộ các dấu hiệu bộ xương.
Trên thực tế, một trong những phát hiện ban đầu và bất ngờ của Parker Solar Probe có thể được kết nối với các ống dẫn. Trong chuyến bay bằng năng lượng mặt trời đầu tiên vào tháng 11 năm 2018, Parker Solar Probe đã quan sát thấy sự đảo ngược đột ngột theo hướng từ trường của gió mặt trời, có biệt danh là “chuyển đổi ngược”.
Nguyên nhân và bản chất chính xác của các chuyển mạch vẫn là một bí ẩn đối với các nhà khoa học, nhưng các cấu trúc quy mô nhỏ như khối cầu có thể tạo ra các dấu hiệu tương tự.
Tìm chữ ký của plumelets trong gió mặt trời tự nó cũng phụ thuộc vào như thế nào những dấu vân tay sống sót cuộc hành trình của chúng đi từ mặt trời – hay chúng sẽ nhoè ra ở đâu đó dọc theo hàng triệu dặm họ đi từ Mặt Trời đến đài quan sát của chúng ta trong không gian.
Đánh giá câu hỏi đó sẽ dựa vào các đài quan sát từ xa, như ESA và Quỹ đạo Mặt trời của NASA, đã chụp được những hình ảnh gần nhất về Mặt trời, bao gồm cả hình ảnh chi tiết về bề mặt Mặt trời – những hình ảnh sẽ chỉ cải thiện khi tàu vũ trụ tiến gần hơn mặt trời. Nhiệm vụ PUNCH sắp tới của NASA – do Craig DeForest, một trong những tác giả của nghiên cứu về khối cầu – dẫn đầu – sẽ nghiên cứu cách bầu khí quyển của Mặt trời chuyển sang gió Mặt trời và cũng có thể đưa ra câu trả lời cho câu hỏi này.
Uritsky cho biết: “PUNCH sẽ quan sát trực tiếp cách bầu khí quyển của Mặt trời chuyển sang gió Mặt trời. “Điều này sẽ giúp chúng tôi hiểu liệu các khối cầu có thể tồn tại khi chúng lan truyền ra khỏi Mặt trời – nếu chúng thực sự có thể được đưa vào gió Mặt trời.”
Nguồn truyện:
Tài liệu do NASA / Trung tâm bay vũ trụ Goddard cung cấp . Bản gốc do Sarah Frazier viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Đa phương tiện liên quan :
Tham khảo Tạp chí :