Các nhà nghiên cứu báo cáo sự kiện hạt năng lượng mặt trời được quan sát bởi sứ mệnh Tianwen-1 của Trung Quốc
Vị trí của TW-1 (điểm màu xám), Sao Hỏa (điểm màu đỏ), Trái đất (điểm màu xanh lam), STA (điểm màu tím), PSP (điểm màu vàng) và SolO (điểm màu xanh lá cây) lúc 12:00 UT vào ngày 29 tháng 11 năm 2020 ( một). Mũi tên màu đen cho biết vị trí của vùng hoạt động được liên kết với sự kiện. Các cấu hình cường độ thời gian proton trung bình hàng giờ được đo bằng các sứ mệnh gần Trái đất (b) và TW-1 / MEPA (c). Đường gạch ngang dọc cho biết thời điểm bắt đầu bùng phát (12:34 UT vào ngày 29 tháng 11 năm 2020). Nguồn: The Astrophysical Journal Letters (2022). DOI: 10.3847 / 2041-8213 / ac80f5
Các nhà nghiên cứu từ Viện Vật lý Hiện đại (IMP) thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc (CAS) và các cộng tác viên của họ đã báo cáo một sự kiện hạt năng lượng mặt trời (SEP) được quan sát bởi Máy phân tích hạt năng lượng trên sao Hỏa (MEPA) mang trên tàu Tianwen-1 (TW) của Trung Quốc -1) tàu vũ trụ. Là báo cáo khoa học đầu tiên dựa trên MEPA, bài báo đã được xuất bản trên tạp chí Astrophysical Journal Letters.
MEPA, do IMP và Viện Vật lý Lan Châu hợp tác phát triển, là trọng tải khoa học đầu tiên của Trung Quốc nhằm nghiên cứu môi trường bức xạ không gian liên hành tinh và gần sao Hỏa. Nó được phóng cùng với tàu vũ trụ TW-1 vào tháng 7 năm 2020 để bắt đầu sứ mệnh thám hiểm.
Vào ngày 29 tháng 11 năm 2020, MEPA đã quan sát thấy sự kiện SEP lớn trên diện rộng đầu tiên của chu kỳ 25 mặt trời ở đơn vị thiên văn 1,39. Vào thời điểm phun trào sự kiện SEP, TW-1 và Trái đất xấp xỉ trên cùng một đường sức từ, có nghĩa là TW-1 và tàu vũ trụ gần Trái đất có thể quan sát các hạt năng lượng Mặt trời từ khoảng cách hàng chục triệu km, đã cung cấp một cơ hội hiếm có để nghiên cứu các tác động của sự lan truyền hạt năng lượng.
Việc nghiên cứu gia tốc và cơ chế lan truyền của các hạt năng lượng mặt trời có tầm quan trọng lớn trong vật lý vũ trụ. Một khi rời khỏi môi trường gần Trái đất và đi vào không gian, các phi hành gia và tàu vũ trụ mà không có sự bảo vệ của địa từ trường chắc chắn sẽ tiếp xúc với bức xạ hạt năng lượng cao cường độ cao. Không giống như các tia vũ trụ thiên hà có thông lượng ổn định trong thời gian dài, các sự kiện SEP diễn ra lẻ tẻ và không thể đoán trước trong bất kỳ chu kỳ mặt trời nào. Thông lượng của chúng cao hơn vài bậc độ lớn so với cường độ của các tia vũ trụ nền, không chỉ có tác động lớn đến môi trường bức xạ không gian liên hành tinh và gần trái đất, mà còn gây ra mối đe dọa lớn đối với các sứ mệnh không gian như máy bay vũ trụ có người lái và sâu thám hiểm không gian.
Sau khi có được dữ liệu MEPA, các nhà nghiên cứu từ IMP đã đánh giá dữ liệu và xác nhận rằng MEPA đang ở trong tình trạng hoạt động tốt. Sử dụng phần mềm mô phỏng MEPA do họ tự xây dựng, họ so sánh dữ liệu mô phỏng với kết quả của dữ liệu gốc được lấy mẫu trả về và thu được các yếu tố hình học của MEPA cho các loại hạt tới khác nhau. Các nhà nghiên cứu cũng xác định mối quan hệ giữa dữ liệu gốc được lấy mẫu và phổ năng lượng quan sát được trên quỹ đạo của MEPA, đồng thời thiết lập một tập hợp các phương pháp phân tích dữ liệu MEPA để đảm bảo chất lượng của dữ liệu phát hiện khoa học của MEPA.
Dựa trên dữ liệu thông lượng proton của MEPA và các vệ tinh gần Trái đất, nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu gia tốc và cơ chế lan truyền của các sự kiện SEP. Nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà nghiên cứu từ Đại học Khoa học và Công nghệ Macao, Đại học Khoa học Địa chất Trung Quốc, IMP, Viện Vật lý Lan Châu, Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc CAS, Đại học Alabama ở Huntsville, Hoa Kỳ và Trung tâm Khoa học Không gian Quốc gia CAS .
Bằng cách so sánh dữ liệu thông lượng proton từ MEPA và tàu vũ trụ gần Trái đất, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng đường sức từ liên kết với TW-1 và tàu vũ trụ gần Trái đất không được kết nối với các vùng nguồn nổ trên bề mặt mặt trời và chấn động liên hành tinh, có nghĩa là sự quan sát của TW-1 và tàu vũ trụ gần Trái đất là do sự khuếch tán trường chéo.
Trong khi đó, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng dữ liệu tại hai địa điểm cho thấy các đặc điểm phổ của luật công suất kép tương tự nhau và các cấu hình cường độ thời gian proton cho thấy một hiện tượng hồ chứa điển hình trong giai đoạn phân rã SEP. Họ cho rằng phổ định luật công suất kép rất có thể được tạo ra trong vùng nguồn của gia tốc xung kích, và sự khuếch tán theo phương thẳng đứng là yếu tố chính trong việc giải thích hiện tượng hồ chứa SEP trong sự kiện này. Họ cũng thảo luận về sự phụ thuộc độ dài đường dẫn từ trường xuyên tâm và liên hành tinh của cường độ đỉnh SEP.
Sự kiện SEP cho thấy sự nhất quán rất tốt giữa dữ liệu quan sát của MEPA và các vệ tinh gần Trái đất. Kết quả này đặt nền tảng tốt cho các nghiên cứu tiếp theo về dữ liệu thăm dò gần sao Hỏa và sẽ giúp mọi người hiểu rõ hơn về môi trường bức xạ trên sao Hỏa và lên kế hoạch cho các sứ mệnh thám hiểm không gian sâu.
