Hệ Mặt Trời của chúng ta được bao phủ bởi một ‘tường lửa’ cực nóng

Ở phía rìa ngoài cùng của hệ Mặt Trời là một hàng rào plasma siêu nóng – một bức “tường lửa” khổng lồ ngăn cách hệ Mặt Trời với không gian liên sao của vũ trụ bao la. Khám phá này của NASA được thực hiện nhờ công lao của tàu thăm dò Voyager 1 và 2 và hành trình 42 năm đi ra bên ngoài hệ Mặt Trời.

Hành trình tỷ dặm đơn độc của tàu thăm dò Voyager 1 và 2

Tàu thăm dò Voyager 1 và Voyager 2 đều được NASA phóng đi vào năm 1977 với sứ mệnh thực hiện một chuyến đi dài hạn tới các không gian quanh các hành tinh khổng lồ như sao Mộc, sao Thiên Vương, sao Hải Vương.

Tàu Voyager 2 được trang bị 5 thiết bị đo đạc khoa học: một cảm biến từ trường, 2 thiết bị đo hạt năng lượng trong các dải năng lượng khác nhau và 2 thiết bị nghiên cứu plasma (loại khí gồm các hạt mang điện tích). Khi kết hợp lại, các thông tin đo đạc được gửi về Trái Đất này sẽ giúp các nhà nghiên cứu vẽ nên bức tranh về môi trường mà tàu thăm dò đi qua.

Trước đây người ta cho rằng không có gì bao quanh hệ Mặt Trời, tức không rõ ranh giới giữa hệ sao của chúng ta và vũ trụ bao la bên ngoài. Nhưng nhờ các thông tin mà tàu thăm dò Voyager 1 đưa về, các nhà khoa học mới biết có tồn tại một lớp vỏ bao quanh hệ Mặt Trời, để dễ hình dung thì nó cũng tương tự như lớp khí quyển bao quanh Trái Đất. Họ gọi đó là nhật quyển (heliosphere). Vào năm 2012, tàu Voyager 1 đã trở thành vật thể đầu tiên do con người chế tạo đi qua nhật quyển và vào không gian ngoài phạm vi hệ Mặt Trời (còn gọi là không gian liên sao – interstellar space)

Nhật quyển có thể được hiểu như là một vùng thời tiết vũ trụ: một không gian có ranh giới riêng biệt nơi các hạt tích điện, gọi là plasma phát ra từ Mặt trời chuyển động với tốc độ siêu âm.

Nhật quyển của Mặt Trời có hình dạng giống như một con tàu đi trong không gian liên sao. Cả nhật quyển và không gian liên sao đều chứa đầy plasma. Nhưng lớp plasma bên trong nhật quyển thì nóng và loãng, còn lớp ở trong không gian liên sao thì lạnh và đặc hơn. Không gian liên sao còn có các tia vũ trụ – tức các hạt được gia tốc có nguồn gốc từ các vụ nổ siêu tân tinh (supernova).

Chính nhờ lớp nhật quyển, nhiều loại khí, bụi và tia vũ trụ trong không gian liên sao không xâm nhập được vào hệ Mặt Trời.

Tàu Voyager 1 đã phát hiện rằng nhật quyển giúp bảo vệ Trái Đất và các hành tinh hệ Mặt Trời khỏi hơn 70% phóng xạ từ không gian liên sao. Tác dụng này tương tự như lớp từ quyển của Trái Đất, bảo vệ chúng ta khỏi nhiều loại bức xạ có hại.

Do Voyager 1 và 2 được phóng đi theo 2 hướng khác nhau, đến tháng 11/2018, các nhà khoa học mới xác nhận tàu Voyager 2 đã ra khỏi hệ Mặt Trời và đi vào không gian liên sao, cách Mặt Trời của chúng ta khoảng 18 tỉ km. Từ vị trí của tàu Voyager 2, ánh sáng mất khoảng 16,5 giờ để đi đến Trái Đất, để so sánh, ánh sáng đi từ Mặt Trời đến Trái Đất chỉ trong 8 phút.

Trên hành trình tỷ dặm của mình, tàu Voyager 2 đã đi qua 4 hành tinh trong hệ Mặt trời và cung cấp những ảnh chụp cận cảnh duy nhất của sao Thiên Vương và sao Hải Vương.

Phát hiện về lớp plasma siêu nóng quanh nhật quyển

Khi Tàu thăm dò Voyager 2 của NASA bắt đầu hành trình vào không gian liên sao vào thời điểm cuối năm 2018, nó đã ghi nhận nhiệt độ ở khu vực rìa bao quanh hệ Mặt Trời cao tới 49.427 độ C, theo tờ Nerdist.

Theo nghiên cứu được công bố mới đây trên tạp chí Nature Astronomy, lớp plasma được hình thành và duy trì nhờ gió thổi ra từ Mặt Trời để tạo thành một khối bong bóng khổng lồ. Các nhà khoa học hiện đang tiến hành đo năng lượng của lớp plasma này.

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

Theo một báo cáo tháng 11/2019 từ Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA, tàu thăm dò không gian Voyager 2 có thể chưa thực sự ở trong không gian liên sao, mà bị mắc kẹt trong một khu vực chuyển tiếp rộng được tạo ra từ khối plasma siêu nóng, vượt ra ngoài phạm vi của hệ Mặt Trời (như minh họa trong ảnh trên).

Các nhà khoa học hiện chưa rõ bức tường plasma siêu nóng này sẽ ảnh hưởng đến sự di chuyển của các hệ sao như thế nào, cũng như ảnh hưởng của nó đến các thực thể sinh học. Tuy nhiên, theo suy đoán hiện tại, một khi con người đã vượt ra ngoài hệ Mặt Trời của chúng ta, thì tác động của bức tường plasma này là không lớn, ít nhất là đối với Tàu thăm dò Voyager 1 và Voyager 2.

Trên thực tế, khi những con tàu thăm dò trên được phóng đi, các nhà khoa học không thể tính toán vành đai của hệ Mặt Trời dài đến đâu và liệu chúng có đủ năng lượng để đi qua giới hạn đó hay không. Do đó, khi Voyager 2 gửi về Trái Đất một góc nhìn chi tiết nhất về rìa hệ Mặt Trời của chúng ta, các nhà khoa học tại NASA đã tỏ ra rất ngạc nhiên bởi họ vốn không nghĩ rằng tàu vẫn còn hoạt động khi đạt đến mốc này.

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

“Chúng ta không biết được bong bóng vũ trụ này lớn đến mức nào,” Giáo sư Ed Stone tại Viện Công nghệ California (Mỹ), người từng tham gia chuẩn bị cho sứ mệnh Voyager 2 năm 1977 cho biết. “Chắc chắn chúng ta không biết được rằng tàu vũ trụ có thể duy trì hoạt động đủ lâu để chạm tới mép bong bóng vũ trụ và đi vào không gian liên sao hay không.”

Video của NASA về nhật quyển: