Các quan sát trực tiếp về mạng vành nhật hoa phức tạp khám phá ra manh mối quan trọng về cơ chế điều khiển gió mặt trời
Bầu khí quyển của Mặt trời: Mô phỏng trên máy tính về kiến trúc của từ trường ở giữa vành nhật hoa vào ngày 17 tháng 8 năm 2018. Các đặc điểm giống như tia sáng trong ảnh chụp nhanh này là kiến trúc từ tính cơ bản của mạng vành nhật hoa được quan sát. Ở vành nhật hoa ở giữa, các đường sức từ chủ yếu đóng ở gần Mặt trời nhường chỗ cho các đường sức từ chủ yếu hở ở vành nhật hoa bên ngoài. Ảnh: Thiên văn học tự nhiên, Chitta et al.
Sử dụng dữ liệu quan sát từ các vệ tinh thời tiết GOES của Hoa Kỳ, một nhóm các nhà nghiên cứu do Viện Nghiên cứu Hệ Mặt trời Max Planck (MPS) ở Đức dẫn đầu đã thực hiện một bước quan trọng để giải mã một trong những bí mật dai dẳng nhất của mặt trời: Làm thế nào để ngôi sao của chúng ta phóng quỹ đạo hạt cấu thành gió mặt trời vào không gian? Dữ liệu cung cấp một cái nhìn độc đáo về một khu vực quan trọng trong vành nhật hoa mà cho đến nay các nhà nghiên cứu có rất ít quyền truy cập.
Nhóm nghiên cứu lần đầu tiên đã nắm bắt được một mạng lưới động gồm các cấu trúc plasma kéo dài, đan xen vào nhau. Cùng với dữ liệu từ các tàu thăm dò không gian khác và mô phỏng máy tính mở rộng, một bức tranh rõ ràng xuất hiện: nơi các cấu trúc mạng vành nhật hoa kéo dài tương tác với nhau, năng lượng từ trường được giải phóng—và các hạt thoát ra ngoài không gian.
Vệ tinh môi trường hoạt động địa tĩnh (GOES) của Cơ quan quản lý khí quyển và đại dương quốc gia Hoa Kỳ (NOAA) có truyền thống quan tâm đến những thứ khác ngoài mặt trời. Kể từ năm 1974, hệ thống này đã quay quanh hành tinh của chúng ta ở độ cao khoảng 36.000 km và liên tục cung cấp dữ liệu liên quan đến Trái đất, chẳng hạn như dự báo thời tiết và bão.
Trong những năm qua, cấu hình ban đầu đã được mở rộng để bao gồm các vệ tinh mới hơn. Ba cái gần đây nhất hiện đang hoạt động được trang bị thêm các thiết bị quan sát mặt trời để dự báo thời tiết không gian. Họ có thể chụp ảnh bức xạ cực tím từ vầng hào quang của ngôi sao chúng ta.
Một chiến dịch quan sát thăm dò để chụp ảnh vành nhật hoa kéo dài đã diễn ra vào tháng 8 và tháng 9 năm 2018. Trong hơn một tháng, Thiết bị chụp ảnh tia cực tím mặt trời (SUVI) của GOES không chỉ nhìn thẳng vào mặt trời như thường lệ mà còn ghi lại hình ảnh ở cả hai phía của nó.
Tiến sĩ Dan Seaton của SwRI, người từng là nhà khoa học trưởng của SUVI trong chiến dịch quan sát, cho biết: “Chúng tôi đã có cơ hội hiếm có để sử dụng một công cụ theo cách khác thường để quan sát một khu vực chưa thực sự được khám phá. "Chúng tôi thậm chí còn không biết liệu nó có hoạt động hay không, nhưng chúng tôi biết nếu có, chúng tôi sẽ có những khám phá quan trọng."
Bằng cách kết hợp các hình ảnh từ các góc xem khác nhau, trường nhìn của thiết bị có thể được mở rộng đáng kể và do đó, lần đầu tiên, toàn bộ vành nhật hoa ở giữa, một lớp khí quyển mặt trời cách bề mặt nhìn thấy của mặt trời 350 nghìn km, có thể được được chụp dưới tia cực tím.
Các tàu vũ trụ khác nghiên cứu mặt trời và thu thập dữ liệu từ vành nhật hoa, chẳng hạn như Đài quan sát Động lực học Mặt trời (SDO) của NASA cũng như Đài quan sát Mặt trời và Nhật quyển (SOHO) của NASA và ESA, xem xét các lớp sâu hơn hoặc cao hơn. Tiến sĩ Pradeep Chitta của MPS, tác giả chính của nghiên cứu mới cho biết: "Ở giữa vành nhật hoa, nghiên cứu về năng lượng mặt trời có điểm mù. Dữ liệu GOES hiện cung cấp một cải tiến đáng kể". Ở vành nhật hoa ở giữa, các nhà nghiên cứu nghi ngờ các quá trình điều khiển và điều chỉnh gió mặt trời.
Du hành trong không gian với tốc độ siêu âm
Gió mặt trời là một trong những đặc điểm có phạm vi rộng nhất của ngôi sao chúng ta. Dòng hạt tích điện mà mặt trời ném vào không gian di chuyển đến tận rìa Hệ Mặt trời của chúng ta, tạo ra nhật quyển, một bong bóng plasma hiếm đánh dấu phạm vi ảnh hưởng của mặt trời. Tùy thuộc vào tốc độ của nó, gió mặt trời được chia thành các thành phần nhanh và chậm.
Cái gọi là gió mặt trời nhanh, đạt tốc độ hơn 500 km/giây, bắt nguồn từ bên trong các lỗ nhật hoa, những vùng xuất hiện tối trong bức xạ cực tím nhật hoa. Tuy nhiên, các khu vực nguồn của gió mặt trời chậm lại ít chắc chắn hơn. Nhưng ngay cả các hạt của gió mặt trời chạy chậm trong không gian với tốc độ siêu âm từ 300 đến 500 km/giây.
Thành phần chậm hơn này của gió mặt trời vẫn đặt ra nhiều câu hỏi. Plasma coronal nóng hơn một triệu độ cần thoát khỏi mặt trời để tạo thành gió mặt trời chậm. Cơ chế nào đang hoạt động ở đây? Hơn nữa, gió mặt trời chậm không đồng nhất, nhưng tiết lộ, ít nhất là một phần, cấu trúc giống như tia của các luồng có thể phân biệt rõ ràng. Chúng bắt nguồn từ đâu và như thế nào? Đây là những câu hỏi được giải quyết trong nghiên cứu mới.
Nguồn gốc của gió mặt trời: Đây là một bức tranh ghép các hình ảnh được chụp bởi thiết bị GOES SUVI và SOHO coronagraph LASCO vào ngày 17 tháng 8 năm 2018. Bên ngoài vòng tròn được đánh dấu màu trắng, trường quan sát của LASCO hiển thị các luồng gió mặt trời chậm chạp. Chúng kết nối liền mạch với các cấu trúc của mạng vành nhật hoa ở giữa hào quang, có thể nhìn thấy bên trong vòng tròn được đánh dấu màu trắng
