Vào ngày 5 tháng 9 năm 2022, Tàu thăm dò Mặt trời Parker của NASA đã bay một cách duyên dáng qua một trong những vụ phóng khối lượng vành nhật hoa (CME) mạnh nhất từng được ghi nhận - không chỉ là một kỳ công ấn tượng về kỹ thuật mà còn là một bước tiến lớn đối với cộng đồng khoa học.


Gần đây, Tàu thăm dò Mặt trời Parker của NASA đã vượt qua bộ sưu tập hạt mạnh nhất được ghi nhận, cung cấp những hiểu biết quan trọng về các lý thuyết 20 năm tuổi về sự tương tác của phát thải tổng hợp với bụi liên hành tinh. Sự tương tác này ảnh hưởng đến dự báo thời tiết không gian và rất quan trọng đối với công nghệ trên Trái đất. Nguồn hình ảnh: NASAGSFC/CIL/Brian Monroe

Hành trình của Parker vượt qua vụ phóng khối lượng ở vành nhật hoa đã giúp chứng minh một lý thuyết 20 năm tuổi rằng sự tương tác của vụ phóng khối lượng ở vành nhật hoa với bụi liên hành tinh có ý nghĩa quan trọng đối với việc dự báo thời tiết không gian. Kết quả gần đây đã được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn.

Một bài báo năm 2003 suy đoán rằng CME có thể tương tác với bụi liên hành tinh quay quanh ngôi sao và thậm chí kéo bụi ra khỏi quỹ đạo. Sự tập hợp các hạt phóng xạ, những vụ phun trào khổng lồ của bầu khí quyển bên ngoài mặt trời, hay vầng hào quang, giúp thúc đẩy sự hình thành thời tiết không gian có thể gây nguy hiểm cho các vệ tinh, cản trở công nghệ liên lạc và điều hướng, thậm chí làm tê liệt lưới điện của Trái đất. Hiểu thêm về cách những sự kiện này tương tác với bụi liên hành tinh có thể giúp các nhà khoa học dự đoán tốt hơn tốc độ CME di chuyển từ mặt trời đến Trái đất và dự đoán khi nào Trái đất sẽ bị ảnh hưởng bởi CME.

Parker hiện đã quan sát thấy hiện tượng này lần đầu tiên.

Guillermo Stenborg, nhà vật lý thiên văn tại Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng của Đại học Johns Hopkins (APL) ở Laurel, Maryland, đồng thời là tác giả đầu tiên của bài báo, cho biết: "Đã có những nghiên cứu về sự tương tác giữa CME và bụi trong 20 năm trước. Sự tương tác này đã được lý thuyết hóa nhưng nó không được quan sát cho đến khi Tàu thăm dò Mặt trời Parker quan sát thấy CME làm sạch bụi trên đường đi của nó. "

Bụi liên hành tinh bao gồm các hạt nhỏ từ các tiểu hành tinh, sao chổi và thậm chí cả các hành tinh được tìm thấy trên khắp hệ mặt trời. Một biểu hiện của các đám mây bụi liên hành tinh là ánh sáng mờ nhạt gọi là cung hoàng đạo đôi khi có thể được nhìn thấy trước khi mặt trời mọc hoặc sau khi mặt trời lặn.

CME đã di chuyển lớp bụi này tới khoảng 6 triệu dặm từ Mặt trời—khoảng 1/6 khoảng cách giữa Mặt trời và Sao Thủy—nhưng nó gần như được bổ sung ngay lập tức bởi bụi liên hành tinh trôi nổi xung quanh hệ mặt trời.

Các quan sát tại chỗ của Parker rất quan trọng đối với phát hiện này, bởi vì việc quan sát động lực học của bụi sau CME từ xa là một thách thức. Theo các nhà nghiên cứu, quan sát của Parker cũng có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về các hiện tượng liên quan đến cấp độ thấp hơn của vành nhật hoa, chẳng hạn như sự mờ đi của vành nhật hoa do các vùng mật độ thấp trong vành nhật hoa gây ra, một hiện tượng thường xảy ra sau khi bùng phát CME.


Vào ngày 5 tháng 9 năm 2022, máy ảnh của Tàu thăm dò Mặt trời Trường Rộng (WISPR) của Parker Solar Probe đã quan sát thấy tàu vũ trụ đi qua một vụ phóng khối lượng vành nhật hoa khổng lồ. Sự phun trào khối lượng vành nhật hoa là những vụ phun trào khổng lồ của plasma và năng lượng từ quầng mặt trời, vốn là động lực của thời tiết không gian. Nguồn: NASA/Johns Hopkins APL/Phòng thí nghiệm nghiên cứu hải quân

Các nhà khoa học quan sát thấy rằng sự tương tác giữa CME và bụi biểu hiện ở sự giảm độ sáng trong các hình ảnh được chụp bởi Máy ảnh trường rộng của Parker trên máy ảnh Solar Probe (WISPR). Điều này là do bụi liên hành tinh phản chiếu ánh sáng, khuếch đại độ sáng ở bất cứ nơi nào có bụi.

Để tìm ra sự giảm độ sáng này, nhóm nghiên cứu phải tính toán độ sáng nền trung bình của hình ảnh WISPR trên một số quỹ đạo tương tự – sàng lọc các biến đổi độ sáng bình thường do dòng năng lượng mặt trời và những thay đổi khác trong quầng sáng.

"Parker đã quay quanh Mặt trời bốn lần ở cùng một khoảng cách, điều này cho phép chúng tôi so sánh dữ liệu một cách chính xác từ lần này sang lần tiếp theo," Sternberg nói. “Bằng cách loại bỏ những thay đổi về độ sáng do chuyển động của vành nhật hoa và các hiện tượng khác gây ra, chúng tôi có thể tách biệt những thay đổi do sự suy giảm bụi gây ra.”

Vì các nhà khoa học chỉ quan sát thấy hiệu ứng này trong sự kiện ngày 5 tháng 9 nên Stenborg và nhóm nghiên cứu lý luận rằng sự suy giảm bụi có thể chỉ xảy ra ở các CME mạnh nhất.

Tuy nhiên, việc nghiên cứu cơ sở vật lý đằng sau sự tương tác này có thể có ý nghĩa đối với việc dự báo thời tiết không gian. Các nhà khoa học mới bắt đầu hiểu bụi liên hành tinh ảnh hưởng như thế nào đến hình dạng và tốc độ của CME. Tuy nhiên, cần nhiều nghiên cứu hơn để hiểu rõ hơn về những tương tác này.

Parker đã hoàn thành chuyến bay thứ sáu tới Sao Kim và trong năm lần tiếp cận gần tiếp theo, nó sẽ sử dụng lực hấp dẫn của Sao Kim để đưa mình đến gần mặt trời hơn. Điều này xảy ra khi Mặt trời tiến gần đến cực đại mặt trời, thời kỳ có nhiều vết đen mặt trời nhất và hoạt động của mặt trời trong chu kỳ 11 năm của Mặt trời. Khi hoạt động của mặt trời tăng lên, các nhà khoa học hy vọng sẽ có cơ hội quan sát nhiều hơn những hiện tượng hiếm gặp này và khám phá xem chúng có thể ảnh hưởng như thế nào đến môi trường Trái đất của chúng ta và môi trường liên hành tinh.