Vào ngày 28/4/2021, tàu thăm dò Parker Solar Probe của NASA đã tiếp cận vành nhật hoa, một tầng khí quyển trên cao của Mặt trời, và dành 5 giờ ở đó. Đây cũng là lần đầu tiên một tàu vũ trụ của con người đi vào ranh giới bên ngoài của Mặt trời.
Các kết quả thu được từ chuyến viếng thăm nói trên đã được công bố trên tạp chí Physical Review Letters, và được thông báo trong một cuộc họp báo tại Cuộc họp mùa thu của Liên minh Địa vật lý Hoa Kỳ năm 2021 vào ngày 14/12.
Justin C. Kasper, tác giả đầu tiên của bài báo, Phó Giám đốc Công nghệ tại BWX Technologies, và là giáo sư tại Đại học Michigan, cho biết: “Sự kiện này đánh dấu việc đạt được mục tiêu chính của sứ mệnh Parker và một kỷ nguyên mới trong việc tìm hiểu vật lý của vành nhật hoa”. Sứ mệnh do Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng của Đại học Johns Hopkins (JHU/APL) dẫn đầu.
Tàu thăm dò của NASA đã thực hiện những quan sát trực tiếp đầu tiên về những gì nằm trong bầu khí quyển của Mặt trời, đo lường các hiện tượng mà trước đây chỉ có được thông qua các ước tính.
Rìa ngoài của Mặt trời bắt đầu từ bề mặt tới hạn Alfvén: bề mặt mà bên trong đó Mặt trời với lực hấp dẫn và từ trường của nó kiểm soát trực tiếp gió Mặt trời. Nhiều nhà khoa học cho rằng sự đảo ngược đột ngột trong từ trường của Mặt trời xuất hiện từ khu vực này.
Kasper cho biết: “Ý tưởng đưa tàu vũ trụ vào bầu khí quyển được từ hóa của Mặt trời - đủ gần để năng lượng từ trường lớn hơn cả động năng và nhiệt năng của ion và electron - đã có từ trước và do chính NASA đề xuất”.
-
- Mô tả của nghệ sĩ về tàu vũ trụ Parker Solar Probe tiếp cận Mặt trời. (Ảnh: NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben)
Parker Solar Probe tiếp cận Mặt trời đánh dấu bước tiến ngoạn mục của NASA
Và vào năm 2018, NASA đã phóng Parker Solar Probe với mục tiêu cuối cùng là chạm tới vành nhật hoa của Mặt trời và thực hiện chuyến thăm đầu tiên của nhân loại tới một ngôi sao.
Tháng 4 vừa qua, tàu thăm dò đã dành 5 giờ bên dưới bề mặt tới hạn Alfvén để tiếp xúc trực tiếp với plasma của Mặt trời. Bên dưới bề mặt này, áp suất và năng lượng của từ trường Mặt trời mạnh hơn áp suất và năng lượng của các hạt tích điện. Tàu thăm dò đã đi qua bên trên và bên dưới bề mặt 3 lần riêng biệt trong chuyến viếng thăm. Sự kiện đánh dấu bước tiến quan trọng đó là lần đầu tiên một con tàu vũ trụ của con người đi vào vành nhật hoa và chạm vào bầu khí quyển của Mặt trời.
Đáng ngạc nhiên, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng bề mặt tới hạn Alfvén không phải trơn nhẵn mà có dạng gợn sóng. Dữ liệu cho thấy rằng gợn sóng lớn nhất và xa nhất của bề mặt được tạo ra bởi một giả dòng (pseudostreamer) - một cấu trúc từ tính lớn từng được quan sát thấy từ Trái Đất trong các lần nhật thực. Hiện tại vẫn chưa biết tại sao giả dòng lại đẩy bề mặt tới hạn Alfvén ra khỏi Mặt trời.
Tàu thăm dò cũng ghi lại một số bằng chứng về khả năng tăng tốc plasma ngay bên trong vành nhật hoa. Điều này có thể cung cấp một số vật lý mới.
Nour E. Raouafi, nhà khoa học của Dự án Parker Solar Probe tại JHU/APL cho biết: "Chúng tôi đã quan sát Mặt trời và vành nhật hoa của nó trong nhiều thập kỷ, và chúng tôi biết có quá trình vật lý thú vị đang diễn ra ở đó đã nung nóng và tăng tốc plasma gió Mặt trời. Tuy nhiên, chúng tôi không thể nói chính xác vật lý đó là gì. Với Parker Solar Probe hiện đang bay vào vành nhật hoa do từ tính chi phối, chúng ta sẽ có được những hiểu biết đã được mong đợi từ lâu về hoạt động bên trong của khu vực bí ẩn này”.
Các quan sát diễn ra trong lần chạm trán thứ 8 của Parker Solar Probe với Mặt trời. Tất cả dữ liệu đều có sẵn công khai trong kho lưu trữ của NASA. Một số nghiên cứu trước đây dự đoán tàu thăm dò sẽ lần đầu tiên đi vào ranh giới của Mặt trời vào năm 2021.
Vật thể nhanh nhất được biết đến do con người chế tạo, Parker Solar Probe đã có nhiều khám phá mới kể từ khi nó ra mắt, bao gồm các vụ nổ gây ra thời tiết không gian và sự nguy hiểm của bụi siêu tốc.
Những phát hiện mới cho thấy rằng các quan sát trực tiếp bằng tàu vũ trụ có thể làm sáng tỏ nhiều điều về vật lý của quá trình làm nóng vành nhật hoa và sự hình thành gió Mặt trời. Sau khi đạt được mục tiêu chạm vào Mặt trời, Parker Solar Probe giờ đây sẽ đi xuống tầng thấp hơn trong bầu khí quyển của Mặt trời và lưu lại đó trong thời gian lâu hơn.
Gary Zank, một nhà nghiên cứu trên thiết bị Alphas và Proton (SWEAP) của tàu thăm dò và một thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ cho biết: "Thật khó để nói quá tầm quan trọng của cả sự kiện và những quan sát được thực hiện bởi Parker Solar Probe. Trong hơn 50 năm, kể từ buổi bình minh của kỷ nguyên không gian, cộng đồng nghiên cứu nhật quyển đã vật lộn với vấn đề chưa có lời giải là làm thế nào mà vành nhật hoa được làm nóng lên hơn một triệu độ để tăng tốc gió Mặt trời. Các phép đo đầu tiên bên dưới bề mặt tới hạn Alfvén có lẽ cho thấy một bước tiến quan trọng nhất trong việc hiểu vật lý đằng sau sự gia tốc của gió Mặt trời kể từ khi mô hình hình thành bởi nhà vật lý Parker”.
Zank nói thêm: "Sự kiện này là điều mà nhiều nhà vật lý Mặt trời đã mơ ước trong hầu hết sự nghiệp của họ!".
Văn Thiện
