Giải mã bí ẩn 60 năm về sóng từ trường Mặt trời 

Bình luận Văn Thiện • 10:00, 11/12/19

Một nhóm các nhà khoa học quốc tế do Đại học Queen’s dẫn đầu thu được một phát hiện đột phá về sóng từ trường của Mặt trời. Phát hiện này giúp giải quyết một bí ẩn đã tồn tại 60 năm trong khoa học.

Các quan sát về Mặt trời trong hơn 60 năm qua đã chỉ ra rằng sau khi sóng từ trường phát ra từ bên trong của Mặt trời, cường độ của chúng tăng lên, nhưng cho đến nay vẫn chưa có lời giải thích hợp lý nào cho hiện tượng này.

Nhiệt độ của vành nhật hoa cũng là một bí ẩn chưa được giải đáp. Thông thường, nhiệt độ ở càng gần nguồn nhiệt thì càng lớn. Tuy nhiên, điều này trái ngược với tầng khí quyển của Mặt trời. Vành nhật hoa thuộc lớp gần trên cùng của khí quyển nhưng nhiệt độ trung bình tại đây là 1–2 triệu K. Trong khi đó tại bề mặt của Mặt trời - vùng quang quyển - nhiệt độ chỉ khoảng 6.000 K.

Vành nhật hoa và các điểm nổi bật của Mặt trời nhìn thấy bằng mắt thường trong nhật thực toàn phần. (Ảnh: Luc Viatour/Wikipedia)

Trong một thời gian dài, các nhà khoa học cho rằng năng lượng của sóng từ trường Mặt trời được cung cấp bởi năng lượng phản ứng tổng hợp hạt nhân ở bên trong Mặt trời. Do đó, họ không thể giải thích được cơ chế gia tăng cường độ của sóng.

Một nhóm nghiên cứu do Đại học Queen’s dẫn đầu bao gồm 13 nhà khoa học trải khắp năm quốc gia và 11 viện nghiên cứu trên khắp thế giới đã cố gắng tìm cách giải quyết vấn đề trên.

Họ đã thành lập nhóm có tên là “Sóng trong tầng thấp của khí quyển Mặt trời” (WaLSA) để thực hiện nghiên cứu và sử dụng các quan sát độ phân giải cao từ Kính viễn vọng Mặt trời Dunn của Quỹ Khoa học Quốc gia, New Mexico, để phân tích.

Tiến sĩ David Jess đến từ Trường Toán học và Vật lý tại Queen's, lãnh đạo nhóm, giải thích: “Bằng cách phân tách ánh sáng của Mặt trời thành các màu cơ bản, chúng tôi có thể kiểm tra hành vi của một số nguyên tố trong bầu khí quyển của nó, như silic (hình thành gần bề mặt của Mặt trời), canxi và helium (hình thành trong tầng sắc quyển nơi sự khuếch đại sóng từ trường biểu hiện rõ ràng nhất)”.

“Sự biến đổi của các nguyên tố cho phép phát hiện ra tốc độ của plasma. Khoảng thời gian mà chúng phát triển được kiểm chuẩn. Từ đó cho phép ghi lại tần số sóng của Mặt trời. Điều này tương tự như cách một dàn nhạc phức tạp được giải mã thành các nốt và tần số cơ bản bằng cách trực quan hóa điểm số âm nhạc”.

Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã sử dụng siêu máy tính để phân tích dữ liệu. Thông qua các mô phỏng, họ phát hiện ra rằng quá trình khuếch đại sóng có thể do sự hình thành của một “bộ cộng hưởng âm thanh”. Bộ cộng hưởng này được tạo thành do sự thay đổi nhiệt độ giữa bề mặt của Mặt trời và vành nhật hoa. Chúng tạo thành các mặt bẫy sóng cho phép sóng từ trường tăng cường ở giữa.

Ngoài ra, các chuyên gia cũng nhận thấy rằng độ dày của khoang cộng hưởng - khoảng cách từ bề mặt của Mặt trời đến vành nhật hoa - là một trong những yếu tố chính chi phối các đặc tính của chuyển động sóng từ trường.

Theo tiến sĩ Jess, hiệu ứng tương tự như cách một cây guitar acoustic thay đổi âm thanh mà nó phát ra do sự thay đổi hình dạng thân rỗng của nó.

Ông nói tiếp: “Nếu chúng ta nghĩ về sự tương tự này, chúng ta có thể thấy cách mà các sóng trong Mặt trời có thể phát triển và thay đổi khi chúng thoát khỏi bề mặt của nó và di chuyển ra bên ngoài”.

Theo tiến sĩ Ben Snow, từ Đại học Exeter và là đồng tác giả của nghiên cứu, nghiên cứu mới này mở ra cơ hội cung cấp một sự hiểu biết mới về bí ẩn xung quanh sóng từ trường của Mặt trời. Thêm vào đó, đây có thể là một bước quan trọng để giải thích vấn đề chênh lệch nhiệt độ giữa các mặt bẫy sóng.

Nghiên cứu này đã được công bố trên Nature Astronomy.

Văn Thiện (tổng hợp)

Tham khảo: Visiontimes, Wikipedia