4 điều chúng ta biết thêm về Mặt Trời nhờ tàu thăm dò Parker

Tháng 8/2018, tàu thăm dò Parker của NASA đã được phóng vào vũ trụ để thăm dò Mặt Trời. Với các thiết bị khoa học tiên tiến nhất, tàu thăm dò Parker đã hoàn thành 2 trong số 24 lần đi ngang qua Mặt Trời ở khoảng cách gần kỷ lục, tiếp cận tới các vùng chưa bao giờ biết tới ở xung quanh Mặt Trời và Vành nhật hoa.

Tháng 12/2019, các nhà khoa học đã đăng tải 4 báo cáo mới trên tạp chí Nature, thông báo cho thế giới những hiểu biết mới về ngôi sao Thái Dương của chúng ta, và các câu hỏi đặt ra tiếp theo.

Tuy Mặt Trời có vẻ rất trầm ổn khi chúng ta quan sát từ Trái Đất, nhưng những gì xảy ra trên ngôi sao này lại không hề yên bình. Nó thường phóng ra những luồng ánh sáng mạnh mẽ, vô số các hạt năng lượng di chuyển gần bằng tốc độ ánh sáng và hàng tỷ tấn vật chất có từ tính. Tất cả những thứ này phát tán khắp Thái Dương hệ, ảnh hưởng đến Trái Đất, gây hại cho các phi hành gia và vệ tinh, làm nhiễu tín hiệu truyền thông và định hướng, và thậm chí gây ra cúp điện trên diện rộng…

Dưới đây là 4 điểm đáng chú ý nhất của các báo cáo khoa học mới này:

Tàu thăm dò Parker ghi nhận gió mặt trời

Gió mặt trời là những luồng hạt mang điện tích thoát ra từ vùng thượng quyển của Mặt Trời. Quan sát từ Trái Đất, nó khá đồng nhất và đôi khi có dao động một chút. Nhưng khi ở sát nguồn phát gió mặt trời, tàu thăm dò Parker nhận thấy một bức tranh rất khác: một hệ thống phức tạp và biến động – khiến cho các nhà khoa học lần đầu nhận được thông tin này đã phải thốt lên kinh ngạc.

Đôi khi, hướng của từ trường xuất phát từ Mặt Trời bị đảo ngược lại chớp nhoáng trong vài giây tới vài phút như hình chữ chi (switchback), minh họa dưới đây:

Gió mặt trời xoay chuyển

Từ Trái Đất, chúng ta thấy gió mặt trời lan tỏa gần như đồng đều – phát xuất ra từ Mặt Trời. Nhưng do Mặt Trời cũng xoay chuyển khi nó tỏa ra vật chất, gió mặt trời cũng xoay chuyển tròn ở một khoảng nhất định trước khi bị “văng ra” và di chuyển thẳng.

Nếu tìm ra được khoảng cách chính xác này, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về vòng đời của ngôi sao, về các đĩa khí cô đặc bao quanh các ngôi sao mới mà sau này sẽ hợp lại thành những hành tinh.

Theo phát hiện mới, tốc độ xoay chuyển cao của gió Mặt Trời là gấp 10 lần so với các mô hình dự báo tiêu chuẩn.

>> 27 bức ảnh cho thấy vị trí của chúng ta trong vũ trụ này

Bụi gần Mặt Trời

Hệ Mặt Trời của chúng ta tràn đầy bụi – tàn tích sau các vụ va chạm tạo ra hành tinh, sao chổi và các thiên thể khác từ hàng tỷ năm trước. Các nhà khoa học từ lâu đã nghi ngờ rằng bụi ở gần xung quanh Mặt Trời sẽ bị làm nóng và biến thành khí. Tức là khu vực gần xung quanh Mặt Trời sẽ không có bụi. Nhưng chưa ai kiểm nghiệm được.

Các hình ảnh của tàu thăm dò Parker cho thấy đúng là lớp bụi vũ trụ đã mỏng hơn, bắt đầu giảm từ hơn 7 triệu dặm cách xa Mặt Trời, giảm đều cho tới giới hạn của thiết bị đo đạc ở 4 triệu dặm (tính từ Mặt Trời).

Với xu hướng như vậy, các nhà khoa học dự báo vùng không có bụi sẽ ở cách Mặt Trời từ khoảng 2-3 triệu dặm. Và trong lần bay qua thứ 6 sắp tới năm 2020, tàu Parker có thể quan sát các vùng này.

Theo dõi thời tiết trong vũ trụ

Cũng như trên Trái Đất, trong vũ trụ cũng có những biến đổi liên tục, gọi là “thời tiết vũ trụ”, chúng bao gồm các cơn bão hạt năng lượng và bão mặt trời (coronal mass ejection).

Các hạt như electron và các ion, khi bị đẩy nhanh tốc độ bởi hoạt động của Mặt Trời, sẽ tạo ra các cơn bão hạt năng lượng. Những sự kiện này sẽ đẩy các hạt bắn ra với tốc độ gần bằng ánh sáng, nghĩa là chúng chỉ mất chưa tới 30 phút để đi tới Trái Đất và lan nhanh ra toàn bộ Thái Dương hệ. Để so sánh, ánh sáng từ Mặt Trời mất 8 phút 19 giây để đến Trái Đất.

Bởi vì mang theo rất nhiều năng lượng, các hạt này có thể gây hư hại cho thiết bị vũ trụ và các phi hành gia… nhất là khi họ ở sâu trong không gian, xa khỏi sự bảo vệ của từ trường Trái Đất. Sự bất thường của các bão hạt năng lượng làm cho người ta rất khó chống lại tác hại của chúng.

Vì thế, các nhà khoa học rất mong muốn hiểu được các hạt năng lượng này đã tăng tốc như thế nào. Khi tới Trái Đất, chúng đã không còn lưu lại các dấu hiệu về quá trình tăng tốc ban đầu. Do đó, ở khoảng cách vài triệu dặm gần Mặt Trời, tàu thăm dò Parker có thể đo lường các hạt năng lượng ngay sau khi chúng rời khỏi ngôi sao mẹ, trả lời câu hỏi đã đặt ra ở trên.

Hiện tại, thiết bị ISʘIS của tàu Parker đã đo được một vài sự kiện hạt năng lượng chưa từng biết tới trước đây – những sự kiện quá nhỏ nên không thể phát hiện từ Trái Đất. Thiết bị cũng đo được một loại bùng nổ phóng hạt có chứa nhiều nguyên tố nặng hơn – cho thấy rằng cả 2 loại sự kiện này đều có thể xảy ra thường xuyên hơn chúng ta vẫn nghĩ.

>> Trái Đất quay quanh Mặt Trời: Vẫn chưa có câu trả lời chắc chắn

“Thật đáng kinh ngạc khi ở các điều kiện tối thiểu ở đó, Mặt Trời vẫn gây ra nhiều sự kiện phóng hạt năng lượng hơn chúng ta tưởng,” ông David McComas, điều tra trưởng của dự án ISʘIS tại ĐH Princeton, cho biết. “Những đo lường này sẽ giúp chúng ta khám phá nguồn gốc, sự gia tốc và truyền tải các hạt năng lượng của Mặt Trời, rốt cuộc sẽ giúp bảo vệ các phi hành gia và vệ tinh tốt hơn trong tương lai.”

Thiết bị đo lường cũng cung cấp những dữ liệu về cấu trúc của gió mặt trời và vành nhật hoa (corona) – bao gồm cả bão mặt trời, những đám mây gồm hàng tỷ tấn vật chất mà Mặt Trời phóng ra. Hiện tượng này gây ra nhiều loại hiệu ứng trên Trái Đất và các hành tinh khác, từ việc tạo ra cực quang cho tới gây ra điện làm hư hỏng các lưới năng lượng và ống dẫn dầu.

“Vì tàu thăm dò Parker bay cùng với sự xoay chuyển của Mặt Trời, chúng ta có thể theo dõi dòng vật chất tuôn ra trong nhiều ngày liên tục, và cấu trúc của chúng thay đổi ra sao,” ông Howard cho biết. “Khi quan sát từ mặt đất, chúng ta cho rằng cấu trúc mịn của vành nhật hoa là một dòng vật chất đều đặn, nhưng hóa ra không phải. Hiểu biết mới này sẽ giúp chúng ta lập mô hình các sự kiện liên đới giữa Mặt Trời và Trái Đất tốt hơn.”

Tàu Parker sẽ còn tiếp tục hành trình, tiếp cận gần Mặt Trời thêm 21 lần nữa, ngày càng gần hơn và có 3 lần tiếp cận gần nhất ở khoảng cách 3,83 triệu dặm từ bề mặt Mặt Trời.