Sống cùng một vì sao (Phần 1)

Phóng lên quỹ đạo hồi tháng 2, dữ liệu thu về từ bộ thiết bị nhạy gắn trên Đài thiên văn Động lực học Mặt trời của NASA đã định hình lại cái chúng ta biết về các quá trình mặt trời và nguyên nhân gây ra thời tiết vũ trụ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sống cùng một vì sao (Phần 1) Sống cùng một vì sao (Phần 1) Phóng lên quỹ đạo hồi tháng 2, dữ liệu thu về từ bộ thiết bị nhạy gắn trên Đàithiên văn Động lực học Mặt trời của NASA đã định hình lại cái chúng ta biết về cácquá trình mặt trời và nguyên nhân gây ra thời tiết vũ trụ. Ảnh: NASA Mặt trời của chúng ta trông xinh đẹp nhất tại thời khắc nguy hiểm nhất củanó. Nét đẹp đó có thể nhìn thấy từ trên trái đất này ở dạng ánh sáng phương bắchoặc phương nam [cực quang], chúng xuất hiện khi các hạt tích điện từ Mặt trờiđến va chạm với tầng cao khí quyển của trái đất. Nh ưng trong không gian ngoài kia,các hệ quả của “thời tiết vũ trụ” do Mặt trời gây ra không ôn hòa như vậy: các hạtnăng lượng cao, tia X và tia gamma mà Mặt trời phát ra có thể gây hủy hoại đối vớicác thiết bị điện tử nhạy, làm hỏng các máy vi tính và có các tác động nguy hiểm(có lẽ khó tránh khỏi) đối với các nhà du hành vũ trụ. Trong đa phần thời gian, bầu khí quyển và từ trường của Trái đất bảo vệchúng ta khỏi những sự kiện dữ dội hơn xảy ra trong khí quyển mặt trời, thí dụnhư các vụ nổ ở gần bề mặt thần thái dương (gọi là các tai lửa mặt trời) hay cácđợt phun trào của những bọt khí khổng lồ từ bên trong Mặt trời (gọi là sự phuntrào vật chất vành nhật hoa, hay CME). Tuy vậy, khi các hạt tích điện từ Mặt trờiđến chạm trán với từ trường của Trái đất, thì từ trường Trái đất bị biến dạng và bịnén. Những sự thay đổi mật độ hạt tích điện trong tầng cao khí quyển có thể tạo ranhững hiệu ứng nổi bật. Sự truyền thông vô tuyến có thể bị gián đoạn và, thỉnhthoảng, những sự thay đổi như vậy có thể cảm ứng những dòng điện nguy hạitrong những đường dây truyền tải điện đường xa, trong cáp điện chôn dưới đất, vàtrong các đường ống dẫn dầu. Những tia lửa khổng lồ có thể phá hủy các máy biếnđiện và làm tê liệt mạng lưới cấp điện. Nhưng giống như màn trình diễn cực quang, các quá trình mặt trời gây rathời tiết vũ trụ cũng đẹp một cách ngoạn mục. Ảnh bên dưới cho thấy một tai lửahình vành phun lên từ bề mặt Thái dương, gửi một xung plasma lao nhanh ra ngoàiở tốc độ khoảng 300 km/s. Trước khi phun trào, tai lửa này tồn tại dưới dạng mộtống dài chất liệu từ tính, tương đối nguội, ở ngay phía trên bề mặt khả kiến. Sau đó,nó bị mất ổn định bởi những cơ chế chưa được hiểu rõ hoàn toàn. Những cơ chếnhư vậy là quan trọng vì chúng có thể tạo ra các CME, những vụ phun trào có thểphóng thích tới 10 tỉ tấn plasma nóng vào trong nhật quyển – cùng với những hậuquả nghiêm trọng cho bất kì vật nào, con người hay bất cứ thứ gì khác, nằm trênđường đi của chúng. Một trong những mục tiêu chính của sứ mệnh Đài thiên văn Động lực họcMặt trời (SDO) của NASA là tìm hiểu các cơ chế mất ổn định này. Để hiểu rõ thêmvề chúng, và những hiện tượng do chúng tạo ra, chúng ta cần phải có thể quan sátcác sự kiện mặt trời khi chúng xảy ra. Điều này không dễ dàng gì. Các tai lửa vàCME có thể xuất hiện bất kì nơi đâu, bất kì lúc nào, cho nên chúng ta cần một hệthống theo dõi có thể quan sát toàn bộ bề mặt Thái dương một cách liên tục. Ngoàira, các vụ nổ mặt trời thường diễn ra nhanh chóng – tốc độ 1000 km/s không phảilà hiếm – cho nên cácbức ảnh phải thu được ở tốc độ và thời gian phơi sáng có thểthu lấy sự phát triển của những sự kiện phức tạp này. Việc gửi dữ liệu từ quánhiều hình ảnh như vậy trở về Trái đất và sau đó phân phối đến cộng đồng khoahọc cũng gặp khó khăn. Cuối cùng, luôn có các trở ngại thường gặp đi cùng với sựlàm việc trong không gian: bạn chỉ phóng lên một lần, cho nên nếu thiết bị hoạtđộng, thì bạn không thể sửa nó được; toàn bộ thiết bị phải càng nhẹ càng tốt vì tiêutốn đến 200.000 bảng Anh cho mỗi kilogram thiết bị phóng lên; và các thiết bịnhạy cùng máy vi tính phải có thể trụ vững với thời tiết vũ trụ cực độ mà chúngmuốn nghiên cứu, không có sự bảo vệ của từ trường Trái đất. Hình 1. Các tai lửa đang phun trào dữ dội của Mặt trời có thể có những hệ quả thực sự đối với chúng ta trên Trái đất – từ sự truyền thông vô tuyến bị gián đoạn cho đến các máy biến điện bị hỏng hóc. Tất cả những yếu tố này gây thách thức cho những người trong chúng tôiphụ trách thiết kế các thiết bị trên SDO. Là sứ mệnh đầu tiên trong chương trình“Sống cùng một vì sao” của NASA, mục đích của SDO là giúp chúng ta hiểu rõ hơncác sự kiện mặt trời xảy ra như thế nào, thí dụ như tai lửa hình vành ở Hình 1, sựtác động lên nhật quyển và, đặc biệt, chúng gây ra thời tiết vũ trụ như thế nào.Nhằm mục tiêu ấy, SDO đang được xây dựng trên những sứ mệnh trước đây nhưSOHO và STEREO, tương ứng phóng lên quỹ đạo vào năm 1995 và 2006. Hai sứmệnh này vẫn đang hoạt động, bổ sung thêm kiến thức của chúng ta về các sự kiệnmặt trời bằng cách thu thập thêm dữ liệu về vành nhật hoa phía ngoài và, trongtrường hợp STEREO, cung cấp thêm các góc nhìn của những vụ phun trào mặt trời.Tương ...