Từ trường mặt trời là cong môi trường xung quanh nó

Các cột sáng màu cam rực rỡ của vòng cung chất khí tích điện, siêu nóng (plasma) phát ra từ bề mặt Mặt trời, làm hé lộ cấu trúc của từ trường mặt trời dâng lên thẳng đứng phía trên một vết đen. Ảnh: Hinode, JAXA/NASA

Từ trường trải rộng của Mặt trời mang lại một lá chắn thiết yếu cho các nhà du hành vũ trụ; nếu không có nó, họ sẽ phải hứng chịu những tia vũ trụ chết chóc đến từ bên ngoài hệ mặt trời. Nay một nhóm nghiên cứu ở Anh và Mĩ vừa đưa ra một lời giải thích làm thế nào từ trưởng bảo vệ này được sinh ra và duy trì bởi những quá trình dữ dội tại bề mặt Thái dương. Các kết quả mang lại một cái nhìn sâu sắc nữa vào từ trường mặt trời – một hệ vật lí hết sức phức tạp.

Giống như Trái đất, chuyển động hỗn loạn của phần bên trong Mặt trời tạo ra một từ trường quy mô lớn có thành phần chính là một lưỡng cực. Nhưng trong khi trường lưỡng cực của Trái đất đảo chiều một lần trong mỗi hàng triệu năm, thì từ trường của Mặt trời lại đảo chiều nhanh hơn, với cực bắc và nam của nó đảo lại trong mỗi 11 năm.

Sự có mặt của từ trường Mặt trời còn tạo ra nhật quyển, một cấu trúc kiểu bọt bóng rộng mênh mông bao xung quanh Mặt trời. Nhật quyển được điều khiển và duy trì bởi gió mặt trời, dòng hạt tích điện phát ra liên tục từ khí quyển tầng trên của Mặt trời. Dòng từ tuôn chảy còn bị kéo vào nhật quyển với gió mặt trời, tạo ra cái các nhà thiên văn vật lí gọi là từ trường “mở” của Mặt trời.

Hơn 50 năm qua, các phi thuyền đã có thể quan sát trực tiếp từ trường mở đó, cho phép các nhà vật lí nghiên cứu mặt trời tìm kiếm các kiểu biến thiên của nó. Đặc biệt, các nhà vật lí đã và đang tìm kiếm một mối liên hệ giữa dòng từ đang biến thiên và chu kì mặt trời 11 năm. Trong vòng tuần hoàn của chu kì mặt trời, lượng mặt trời do Mặt trời phát ra biến thiên từ một thời kì im ắng đến một đợt hoạt động tăng cường, đạt cực đại khi từ trường mặt trời đảo cực.

Nay một đội nghiên cứu đứng đầu là Mathew Owens tại trường Đại học Reading ở Anh vừa tiến thêm một bước hướng đến mục tiêu này với việc xác lập một mối liên hệ giữa dòng từ đang tuôn ra và các điều kiện đang thịnh hành tại bề mặt Mặt trời. Họ tiếp cận vấn đề bằng cách kết hợp một mô hình nhật hoa với các quan sát nhật quyển từ trên mặt đất và trên không gian thu thập trong chu kì mặt trời vừa qua bởi các sứ mệnh như Đài thiên văn Mặt trời và Nhật quyển (SOHO).

Đội của Owen phát hiện thấy tốc độ dòng từ bị mất từ nhật hoa dường như bị chi phối bởi mức độ “sạch” của ranh giới từ giữa các phía bắc và nam của nhật quyển. Nơi ranh giới phân chia bị uốn, nó dẫn tới nhiều thông lượng từ bị kéo ra về phía nhật quyển. “Điều lạ nhất trong bài báo này là họ đưa vào xem xét hình thái học toàn cầu ba chiều của cấu trúc gió mặt trời ảnh hưởng đến sự biến thiên cường độ từ trường của gió mặt trời”, phát biểu của Sarah Gibson, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu Khí quyển (NCAR) ở Colorado.

Tuy nhiên, nghiên cứu trên không liên hệ được các điều kiện trong nhật quyển với các vết đen mặt trời, các vùng trên bề mặt Mặt trời nơi từ trường xuất hiện thành những bó lớn. Các vết đen mặt trời xuất hiện nhiều nhất trong thời kì hoạt động của Mặt trời khi nó đạt tới cường độ mạnh nhất và chúng thường dẫn tới các tai lửa mặt trời có thể là một hiểm họa đối với sự truyền thông trên Trái đất. Vẫn còn nhiều tranh cãi trong cộng đồng khoa học về nguyên do gây ra sự im ắng gần đây trong hoạt động mặt trời, thời kì đã kết thúc đâu hồi năm ngoái và kéo dài hơn thường lệ chừng hai năm.

Owens tin rằng chúng ta đang đối mặt trước một Mặt trời nói chung yên ả hơn trong chu kì mặt trời tiếp theo với ít cơn bão từ hơn, giảm nguy cơ đối với sự truyền thông. Tuy nhiên, sẽ có ít dòng từ bổ sung cho nhật quyển hơn, làm yếu đi lá chắn cho các nhà du hành vũ trụ và các thiết bị khoa học đặt trên không gian trước các tia vũ trụ từ thiên hà đến.

Nguồn: physicsworld.com