Bí ẩn phía sau những vệt sao băng đổi màu tuyệt đẹp trên bầu trời miền Bắc

Video vệt sáng lạ xuất hiện trên bầu trời miền Bắc. (Nguồn: Mạng xã hội)

Tối 1/11, trên cao tốc Hà Nội - Hải Phòng, hình ảnh do người dân ghi lại cho thấy một điểm sáng trắng nổi bật, phía sau là vệt sáng với nhiều màu sắc kéo dài theo hướng chéo trên bầu trời. Một đoạn ghi hình khác cho thấy vệt sáng xuất hiện giữa những đám mây, có màu xanh khi được quan sát qua camera tại một hộ dân khu vực tỉnh Thái Bình (cũ). Thời gian vệt sáng này xuất hiện khoảng 15 giây.

Những hình ảnh này nhanh chóng thu hút sự quan tâm bởi độ sáng nổi bật, nhiều người dân Hà Nội cho biết cũng bắt gặp hiện tượng này.

Trả lời phóng viên Báo Điện tử VTC News, ông Đặng Vũ Tuấn Sơn, Chủ tịch Hội Thiên văn và Vũ trụ học Việt Nam (VACA), cho biết qua quan sát hình ảnh, ông nhận định đây là một sao băng đặc biệt sáng, thường được gọi là fireball (quả cầu lửa).

Mỗi khi một trận mưa sao băng xuất hiện, người quan sát có thể nhìn thấy những vệt sáng lao nhanh qua bầu trời, kéo theo những dải màu từ trắng, vàng, xanh đến tím.

Hiện tượng này không chỉ tạo nên cảnh tượng đẹp mắt mà còn phản ánh những quá trình vật lý phức tạp diễn ra khi vật chất ngoài không gian đi vào khí quyển Trái Đất.

Cơ chế phát sáng khi đi vào khí quyển của sao băng

Trước hết, sao băng không phải những ngôi sao rơi xuống Trái Đất. Đây là hiện tượng phát sáng xảy ra khi các hạt vật chất ngoài không gian, thường là mảnh vụn từ sao chổi hoặc tiểu hành tinh đi vào khí quyển với tốc độ rất cao.

Những vật thể này được gọi là thiên thể nhỏ (meteoroid). Khi đi vào khí quyển và phát sáng, chúng tạo thành sao băng (meteor). Nếu một phần vật chất còn sót lại sau quá trình xuyên qua khí quyển và chạm tới mặt đất, phần đó được gọi là thiên thạch (meteorite).

Theo NASA, các thiên thể nhỏ có thể đi vào khí quyển Trái Đất với tốc độ hàng chục km/giây. Ở vận tốc này, không khí phía trước vật thể bị nén mạnh, khiến nhiệt độ và áp suất tăng cao. Động năng của vật thể được chuyển hóa thành nhiệt năng thông qua quá trình nén khí và tương tác với môi trường xung quanh.

Nhiệt độ cao khiến bề mặt thiên thể nhỏ nóng lên, vật chất bay hơi và phân rã. Quá trình này được gọi là bào mòn nhiệt. Các nguyên tử, phân tử từ vật thể sau đó tương tác với khí quyển, góp phần tạo nên vùng phát sáng phía sau.

Vì vậy, vệt sáng mà con người nhìn thấy không đơn thuần hình thành do ma sát giữa vật thể với không khí. Đó là kết quả tổng hợp của khí quyển bị nung nóng, vật chất bị hóa hơi và các quá trình phát xạ ánh sáng diễn ra trong quá trình chuyển động.

Yếu tố quyết định màu sắc sao băng

Một đặc điểm thú vị của mưa sao băng là các vệt sáng có thể mang nhiều màu sắc khác nhau, từ trắng, vàng, xanh lục đến xanh lam, tím hoặc đỏ. Nguyên nhân chủ yếu liên quan đến thành phần hóa học của thiên thể nhỏ và các nguyên tố có trong khí quyển Trái Đất.

Khi vật chất bị nung nóng, các nguyên tử có thể hấp thụ năng lượng và chuyển sang trạng thái kích thích. Khi trở về trạng thái năng lượng thấp hơn, chúng giải phóng năng lượng dưới dạng photon, tức các hạt ánh sáng.

Mỗi nguyên tố có những mức năng lượng đặc trưng nên phát ra ánh sáng ở những bước sóng nhất định. Đây là cơ sở của hiện tượng quang phổ phát xạ, được các nhà khoa học sử dụng để phân tích thành phần vật chất.

Natri thường tạo ánh sáng vàng cam, magiê góp phần tạo màu xanh lục hoặc xanh lam, sắt có thể phát ra ánh sáng vàng, trong khi canxi có những vạch phát xạ thuộc vùng tím. Các phân tử nitơ và oxy trong khí quyển khi bị kích thích cũng có thể tạo ra ánh sáng, trong đó có những thành phần thuộc vùng đỏ.

Tuy nhiên, màu sắc quan sát được không phản ánh tuyệt đối thành phần hóa học của vật thể. Ánh sáng từ sao băng thường là sự kết hợp của nhiều vạch phổ phát xạ từ các nguyên tố trong thiên thể nhỏ và khí quyển. Do đó, không thể chỉ nhìn màu sắc bằng mắt thường để xác định chính xác vật thể chứa nguyên tố nào.

Bí ẩn sao băng có thể đổi màu khi bay

Một số vệt sao băng ban đầu có màu trắng hoặc vàng, sau đó chuyển sang xanh lục, xanh lam hoặc đỏ trước khi biến mất. Hiện tượng này có thể xuất phát từ sự thay đổi của các điều kiện vật lý và thành phần ánh sáng trong quá trình vật thể đi qua khí quyển.

Khi tiếp tục di chuyển, thiên thể nhỏ liên tục bị nung nóng, bào mòn và giải phóng vật chất. Những lớp vật chất khác nhau có thể lần lượt bị hóa hơi, khiến các nguyên tố phát sáng với cường độ khác nhau ở từng thời điểm. Thành phần ánh sáng tổng hợp vì thế cũng thay đổi.

Bên cạnh đó, điều kiện tương tác với khí quyển cũng ảnh hưởng đến màu sắc. Khi vật thể đi sâu hơn vào các tầng khí quyển, mật độ không khí tăng lên, quá trình nén khí, nung nóng và kích thích các phân tử nitơ, oxy có thể diễn ra khác nhau. Ánh sáng từ vật chất thiên thể nhỏ kết hợp với ánh sáng phát ra từ khí quyển, tạo nên những sắc màu khác nhau.

Vận tốc, kích thước và thành phần hóa học của thiên thể nhỏ cũng ảnh hưởng đến độ sáng và đặc điểm quang phổ. Một số vật thể có thể phân mảnh khi chịu tác động lớn trong quá trình đi vào khí quyển, tạo ra những đợt bùng sáng mạnh hoặc nhiều vệt sáng nhỏ xuất hiện liên tiếp.

Đáng chú ý, các nhà khoa học không chỉ dựa vào màu sắc quan sát bằng mắt để xác định thành phần sao băng. Phân tích quang phổ chi tiết mới có thể giúp nhận diện các nguyên tố tham gia phát sáng và đánh giá chính xác hơn đặc điểm của vật thể.

Vệt sáng biến mất sau khi sao băng đi qua

Phần lớn sao băng chỉ xuất hiện trong thời gian rất ngắn, thường chưa tới một giây đối với những hạt nhỏ. Khi vật chất bị nung nóng, hóa hơi hoặc phân rã, nguồn phát sáng nhanh chóng suy yếu và biến mất.

Một số sao băng sáng có thể để lại vệt phát sáng tồn tại lâu hơn. Hiện tượng này liên quan đến vùng khí bị ion hóa và kích thích phía sau vật thể, tiếp tục phát ra ánh sáng trước khi các hạt mất dần trạng thái kích thích hoặc tái kết hợp.

Với những vật thể có kích thước lớn, quá trình đi vào khí quyển có thể tạo ra hiện tượng bùng sáng mạnh, thậm chí phân mảnh thành nhiều phần nhỏ. Một phần vật chất có thể không bị phá hủy hoàn toàn và tiếp tục rơi xuống mặt đất.

Như vậy, những vệt sáng nhiều màu của mưa sao băng là kết quả của quá trình chuyển hóa động năng, bào mòn vật chất, kích thích nguyên tử và phát xạ ánh sáng trong khí quyển.

Sự thay đổi màu sắc không chỉ tạo nên cảnh tượng đẹp mắt mà còn cung cấp những dữ liệu quan trọng giúp giới khoa học tìm hiểu thành phần và đặc tính của vật chất đến từ không gian.

Theo Phan Hoàng