Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ New Jersey ở Hoa Kỳ đã ghi lại lượng phát xạ vô tuyến dai dẳng và bất thường từ các vết đen mặt trời, mang đến một góc nhìn mới về hiểu biết của chúng ta về các hiện tượng từ trường mặt trời và sao. Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Astronomy, các nhà thiên văn học từ Trung tâm Nghiên cứu Mặt trời-Mặt đất (NJIT-CSTR) của Viện Công nghệ New Jersey đã quan sát chi tiết một hiện tượng vô tuyến giống cực quang bất thường xảy ra ở độ cao 40.000 km phía trên một điểm tương đối tối và lạnh trên mặt trời được gọi là vết đen mặt trời.
Các nhà nghiên cứu cho biết loại bức xạ vô tuyến mới này có đặc điểm giống như phát xạ vô tuyến cực quang thường thấy trong từ quyển của các hành tinh như Trái đất, Sao Mộc và Sao Thổ, cũng như ở một số ngôi sao có khối lượng thấp.
Sijie Yu, tác giả đầu tiên của nghiên cứu và là nhà khoa học tại CSTR tại Đại học Khoa học và Công nghệ Nam Kinh, cho biết phát hiện này cung cấp một góc nhìn mới về nguồn gốc của các vụ nổ vô tuyến mặt trời dữ dội như vậy và có thể mở ra những cách mới để hiểu hiện tượng tương tự ở các ngôi sao xa xôi với các đốm sao lớn.
Yu Sijie cho biết: "Chúng tôi đã phát hiện một vụ nổ vô tuyến phân cực dai dẳng đặc biệt phát ra từ các vết đen mặt trời kéo dài hơn một tuần. Điều này hoàn toàn khác với các vụ nổ vô tuyến thoáng qua mặt trời điển hình thường kéo dài vài phút hoặc vài giờ. Đây là một khám phá thú vị có khả năng thay đổi hiểu biết của chúng ta về các quá trình từ trường của sao."
1So sánh với các cực quang trên Trái đấtCực quang nổi tiếng có thể được nhìn thấy trên bầu trời của các vùng cực của Trái đất, chẳng hạn như Cực quang hoặc Cực quang Australis, xảy ra do hoạt động của Mặt trời làm xáo trộn từ quyển Trái đất, gây ra điện tích các hạt định cư vào các vùng cực của Trái đất nơi từ trường hội tụ và tương tác với các nguyên tử oxy và nitơ ở tầng trên bầu khí quyển. Những electron này tăng tốc về phía Bắc và Nam Cực, tạo ra bức xạ vô tuyến cường độ cao với tần số vài trăm kilohertz. Nhóm nghiên cứu cho biết
Bức xạ vô tuyến mặt trời mới được quan sát được phát hiện ở một vùng vết đen mặt trời khổng lồ tạm thời hình thành ở một nơi mà từ trường trên bề mặt mặt trời đặc biệt mạnh và khác biệt về mặt phổ cũng như thời gian so với các cơn bão nhiễu vô tuyến mặt trời đã biết trước đây.
Yu giải thích: "Phân tích được phân giải theo không gian, thời gian và không gian của chúng tôi cho thấy rằng chúng được gây ra bởi sự phát xạ maser electron-cyclotron (ECM), liên quan đến các electron năng lượng cao bị mắc kẹt trong các hình học từ trường hội tụ. Các vết đen mát hơn và có từ tính hơn. Các vùng mạnh cung cấp môi trường thuận lợi cho sự xuất hiện phát xạ ECM, tương tự như các cực từ của các hành tinh và các ngôi sao khác, có khả năng cung cấp chất tương tự mặt trời cục bộ để nghiên cứu những điều này Tuy nhiên, không giống như cực quang trên Trái đất, những cực quang này phát ra ở tần số từ hàng trăm nghìn kilohertz đến khoảng một triệu kilohertz – kết quả trực tiếp của từ trường vết đen mặt trời mạnh hơn từ trường Trái đất hàng nghìn lần”, Rohit Sharma, nhà khoa học tại Đại học Khoa học Ứng dụng Tây Bắc Thụy Sĩ (FHNW) và đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết thêm. Chong cho biết: “Các quan sát của chúng tôi cho thấy rằng những vụ nổ vô tuyến này cũng không nhất thiết liên quan đến thời gian của các ngọn lửa mặt trời. Thay vào đó, hoạt động của ngọn lửa lẻ tẻ ở các vùng hoạt động gần đó dường như bơm các electron năng lượng cao vào các vòng từ trường quy mô lớn neo trên các vết đen mặt trời, sau đó cung cấp năng lượng cho phát xạ vô tuyến ECM trên khu vực này”.
"Điện phát quang vết đen mặt trời" được cho là thể hiện sự điều biến chuyển động quay đồng bộ với chuyển động quay của mặt trời, tạo ra "hiệu ứng ngọn hải đăng vũ trụ" được mô tả bởi Yu.
Yu chỉ ra: "Khi một vết đen mặt trời đi qua đĩa mặt trời, nó tạo ra chùm sóng vô tuyến quay, tương tự như ánh sáng vô tuyến được điều chế mà chúng ta quan sát được từ các ngôi sao đang quay. Vì đây là lần đầu tiên ánh sáng vô tuyến của vết đen mặt trời được phát hiện nên bước tiếp theo của chúng tôi sẽ là tiến hành phân tích hồi cứu. Mục tiêu là xác định xem một số vụ nổ mặt trời được ghi lại trước đây có thể là ví dụ về sự phát xạ mới được phát hiện này hay không."
Tác động tiềm tàng đối với các mô hình vật lý thiên văn
Phát xạ vô tuyến mặt trời, mặc dù yếu hơn, tương tự như phát xạ cực quang của sao quan sát được trong quá khứ, điều này có thể chỉ ra rằng các vết sao trên các sao lạnh hơn, như vết đen mặt trời, có thể là nguồn gốc của một số vụ nổ vô tuyến được quan sát thấy trong các môi trường sao khác nhau.
"Quan sát này là một trong những bằng chứng rõ ràng nhất mà chúng tôi từng thấy về sự phát xạ vô tuyến ECM từ Mặt trời. Các đặc điểm tương tự như một số đặc điểm được quan sát trên hành tinh của chúng ta và các ngôi sao xa xôi khác, khiến chúng tôi cân nhắc rằng mô hình này có thể có khả năng áp dụng cho các ngôi sao khác có các điểm sao." Nhóm nghiên cứu cho biết những hiểu biết mới nhất liên quan đến hành vi của Mặt trời với hoạt động từ tính của các ngôi sao khác có thể tác động đến các nhà vật lý thiên văn đang xem xét lại các mô hình hoạt động từ trường của sao hiện tại của họ.
Surajit Mondal, nhà nghiên cứu hệ mặt trời tại Viện Công nghệ New Jersey, cho biết: "Chúng tôi đang bắt đầu giải mã câu đố về cách các hạt năng lượng và từ trường tương tác với nhau trong một hệ thống có các đốm sao tồn tại lâu dài, không chỉ trên mặt trời của chúng ta mà còn trên các ngôi sao nằm xa hệ mặt trời của chúng ta."
0
Dale Gary, Giáo sư xuất sắc của NJIT-CSTR tại NJIT-CSTR Vật lý nói thêm: "Bằng cách hiểu những tín hiệu này từ Mặt trời của chúng ta, chúng ta có thể giải thích rõ hơn bức xạ mạnh từ các sao lùn M, loại sao phổ biến nhất trong vũ trụ, có thể tiết lộ những mối liên hệ cơ bản trong các hiện tượng vật lý thiên văn."