Lần đầu tiên trong lịch sử loài người, chúng ta đã ‘chạm vào Mặt trời’
Tàu thăm dò Parker của NASA vừa bay qua vành nhật hoa của Mặt trời.
Tàu thăm dò mặt trời Parker (Paker Solar Probe) lần đầu tiên bay qua lớp ngoài cùng của Mặt trời, được gọi là vành nhật hoa, vào ngày 28/4/2021, để thu thập các hạt và đo từ trường của Mặt trời, theo NASA. Và thông báo này vừa được đăng trên tờ Physical Review Letters vào ngày 14/12 vừa qua.
"Tàu thăm dò Parker đã 'chạm vào Mặt trời' và đó là một khoảnh khắc tuyệt vời đối với khoa học về năng lượng mặt trời, cũng như một kỳ tích thực sự đáng chú ý”, Thomas Zurbuchen, phó quản trị viên của Ban Giám đốc Sứ mệnh Khoa học tại Trụ sở NASA ở Washington, DC, cho biết.
"Cột mốc quan trọng này không chỉ cung cấp cho chúng ta những hiểu biết sâu sắc hơn về quá trình tiến hóa của Mặt trời và tác động của nó đối với hệ Mặt trời của chúng ta, mà mọi thứ chúng ta tìm hiểu về ngôi sao của chính mình cũng dạy chúng ta nhiều hơn về các ngôi sao trong phần còn lại của vũ trụ.”
Mặt trời không phải là một quả cầu rắn trong không gian, mà là một “nồi súp” plasma dày đặc với lớp ngoài mỏng giống như một bầu khí quyển được gọi là vành nhật hoa. Nó là nơi các vật chất thổi ra khỏi Mặt trời vẫn nằm trong lực kéo từ tính của Mặt trời, nên chúng không thể thoát ra ngoài không gian.
Giống như một tên lửa rời Trái đất, nếu vật chất từ mặt trời thổi vào không gian đủ nhanh, nó có thể thoát ra khỏi vành nhật hoa và trở thành gió mặt trời, thoát vào hệ mặt trời rộng lớn hơn.
Do đó, ranh giới phân chia giữa vành nhật hoa và gió Mặt trời không rõ ràng, mà chỉ đơn giản là vẽ một vòng tròn xung quanh mặt Mặt trời. Ranh giới thực của lớp ngoài của Mặt trời được gọi là Bề mặt tới hạn Alfvén (ACS), và cho đến nay, vẫn chưa rõ ACS thực sự nằm ở đâu.
Chạm vào mặt trời
Bằng cách chụp các hình ảnh từ xa của vành nhật hoa cùng với các dữ liệu khác, các nhà khoa học đã ước tính rằng nó trải dài từ 10 đến 20 lần bán kính mặt trời từ bề mặt của Mặt trời, hoặc khoảng 4,3 đến 8,6 triệu dặm.
Tàu thăm dò Parker đã đi trên quỹ đạo xoắn ốc dần thắt chặt quanh Mặt trời kể từ khi nó được phóng vào năm 2018 và vào lần thứ tám khi đi xung quanh ở khoảng 18,8 bán kính Mặt trời, nó đã gặp phải các điều kiện từ và hạt quan trọng, cho thấy nó đã vượt qua ACS và đi vào vành nhật hoa của Mặt trời.
Chuyến đi đầu tiên của tàu thăm dò tới vành nhật hoa dù chỉ kéo dài trong vài giờ, nhưng khi chu kỳ mặt trời cách mỗi 11 năm bắt đầu, vành nhật hoa sẽ mở rộng ra bên ngoài, tạo cho tàu thăm dò thêm nhiều cơ hội bay qua nó lần nữa.
Trong quá trình bay ngang qua mặt trời, tàu thăm dò Parker cũng đi qua vành nhật hoa vài lần, chứng minh rằng ACS không phải là một lớp vỏ nhẵn, mà chứa đầy các gợn sóng, gai và thung lũng. Việc xác định cách thức những điểm bất thường này phù hợp với hoạt động trên bề mặt mặt trời có thể là chìa khóa để xác định các sự kiện trên bề mặt của nó ảnh hưởng như thế nào đến vành nhật hoa và cuối cùng là gió mặt trời.
“Chúng tôi thấy bằng chứng về sự tồn tại của vành nhật hoa trong dữ liệu từ trường, dữ liệu gió mặt trời và trực quan trong hình ảnh. Chúng tôi thực sự có thể nhìn thấy tàu vũ trụ bay qua các cấu trúc vành đai có thể quan sát được trong nhật thực toàn phần”, Nour Raouafi, nhà khoa học thuộc dự án Parker tại Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Johns Hopkins ở Maryland cho biết.
Trong lần bay thứ tám của mình, tàu thăm dò Parker chỉ cách bề mặt dưới 15 bán kính mặt trời, và cuối cùng nó được dự đoán sẽ tiếp cận ở mặt trời trong vòng 8,86 bán kính so với bề mặt. Chuyến bay tiếp theo của nó được lên kế hoạch vào tháng 1/2022, nơi nó có khả năng sẽ đi qua vành nhật hoa một lần nữa.
Nicola Fox, giám đốc bộ phận của Bộ phận Trực thăng tại Trụ sở NASA, cho biết: “Cơ hội cho những khám phá mới là vô hạn.”
Làm cách nào mà Tàu thăm dò Parker có thể đến gần bề mặt Mặt trời?
Parker Solar Probe đã được phát triển để nghiên cứu Mặt Trời từ khoảng cách gần hơn bất kỳ tàu thăm dò trước đó. Và nó có thể tồn tại được nhờ tấm chắn nhiệt làm bằng vật liệu carbon-composite tiên tiến có thể chịu nhiệt độ lên tới 2.500 độ F (khoảng 1.377 độ C).
Điều này có tác dụng cắt ngang sức nóng của Mặt trời, giống như cách một chiếc xe đua phá vỡ vùng không khí phía trước và tạo ra một luồng gió phía sau. Trong không gian phía sau xe đua, một chiếc xe khác gặp ít sức cản của gió hơn và thực sự có thể tăng tốc nhanh hơn so với khi nó ở phía trước.
Tương tự như vậy với Parker Solar Probe, tấm chắn nhiệt của nó đẩy nhiệt ra xa, để lại đầu dò và các thiết bị đằng sau nó có thể trải qua một nhiệt độ dễ chấp nhận hơn nhiều, cho phép chúng không bị tan chảy vì sức nóng.
