Thế lực bí ẩn nào đã ngăn cản những cơn bão Mặt Trời?

Các nhà nghiên cứu cuối cùng đã quan sát được một hiện tượng mà khoa học đã suy đoán trong nhiều năm nhưng chưa từng có cơ hội chứng kiến: Mặt trời thất bại trong nỗ lực phun trào năng lượng của chính mình.

Mặt trời tạo ra những tia sáng chói lòa khi sự tích tụ năng lượng từ tính đột ngột được giải phóng ra khỏi bề mặt của Mặt trời. Nhưng như các nhà khoa học cho biết, có những thế lực vô hình và huyền bí đã chấm dứt sự bùng phát kì diệu của Mặt Trời.

Để chứng kiến sự phun trào thất bại này, các nhà khoa học đã thực hiện các phép đo phối hợp từ hàng loạt thiết bị của NASA, bao gồm thiết bị quan sát Mặt trời của cơ quan vũ trụ (Solar Dynamics Observatory - SDO) và tên lửa VAULT2.0.

VAULT2.0 là một tên lửa âm thanh – đây là tên lửa có thời gian bay ngắn hơn một vòng quỹ đạo của Trái Đất. Nó có thể bay khoảng 20 phút trên bầu khí quyển để thu thập các dữ liệu, trước khi quay trở lại Trái Đất.

Trong lần thí nghiệm này, VAULT2.0 tập trung vào một khu vực có cường độ từ tính hoạt động mạnh và phức tạp của Mặt trời. Đây là nơi mà đội nghiên cứu dự đoán có thể tạo ra một đợt bão Mặt Trời.

Mặt trời thất bại trong nỗ lực phun trào năng lượng. (Ảnh: NASA's Goddard Space Flight Centre).

Nhưng trái với dự đoán, Mặt Trời đã hoạt động theo cách khác hẳn. Khi nhóm nghiên cứu quan sát một sợi vật liệu dày bắt đầu nảy lên từ Mặt Trời, họ nghĩ rằng nó sẽ bị Mặt trời đẩy ra, nhưng nó lại đổ sụp xuống. Và đây là lần đầu tiên, hiện tượng này được ghi lại.

Nhà thiên văn học Angelos Vourlidas ở Trường Đại học Johns Hopkins nói: "Chúng tôi trông đợi để thấy một vụ phun trào vì đây là khu vực hoạt động mạnh nhất trên Mặt Trời vào thời gian đó.

Với kính thiên văn IRIS của NASA chúng tôi thấy một sợi vật liệu nhô lên từ Mặt Trời, nhưng không ghi được cảnh chúng phun trào trên SDO hay trên kính thiên văn nhìn tán Mặt trời (coronagraphs). Đó là lý do khiến chúng tôi biết quá trình này đã thất bại”.

Để phát hiện những nguyên nhân ngăn cản sợi vật liệu kia phun trào ra không gian và nổ tung, Vourlidas và các đồng nghiệp đã bắt tay vào nhiều thí nghiệm nhằm tìm cách giải thích tại sao các vùng trong từ trường của Mặt trời có thể bị nén hoặc biến dạng.

Các hạt điện tích Mặt trời có hướng từ tính ngược nhau khi va chạm với nhau thường tạo ra các tia sáng hay những cơn bão Mặt trời, do có sự giải phóng năng lượng từ trường. Tuy nhiên, theo nhóm nghiên cứu, vẫn có các khả năng khác xảy ra tùy thuộc vào hướng từ tính đang tham gia vào quá trình.

Nhà nghiên cứu vật lý thiên thể Antonia Savcheva thuộc Trường Đại học Harvard, cho biết: "Chúng tôi tính toán môi trường từ trường của Mặt trời bằng cách theo dõi hàng triệu đường từ trường và quan sát sự kết nối và phân tán của những đường từ trường lân cận. Sự phân tán này cho chúng tôi một thước đo hình học topo" (ngành hình học nghiên cứu các tính chất không bị ảnh hưởng của sự thay đổi hình dáng và kích thước).

Mô hình của nhóm nghiên cứu cho thấy: có thể loại cấu trúc từ tính đã đóng vai trò như một ranh giới vô hình để chứa sợi vật liệu. Ranh giới này, được gọi là ống hyperbol, có thể được hình thành bởi sự va chạm của hai vùng lưỡng cực trên bề mặt của Mặt Trời, và sẽ có hình dạng như hai chiếc công-ten-nơ đang va vào nhau.

Nhóm nghiên cứu cho biết cấu trúc này có thể đã làm tách rời sợi vật liệu như một máy đốn gỗ, phá vỡ hình dạng giống như con rắn của vật liệu Mặt trời, đồng thời phân tán nhiệt và năng lượng của nó trở lại bầu khí quyển Mặt trời.

Các hạt điện tích Mặt trời có hướng từ tính ngược nhau khi va chạm với nhau thường tạo ra các tia sáng hay những cơn bão Mặt trời.

Nhà vật lý Mặt trời Georgios Chintzoglou thuộc Phòng thí nghiệm Mặt trời và Vật lý thiên văn Lockheed Martin ở Palo Alto giải thích: "Ống hyperbolic phá vỡ đường từ trường của sợi vật liệu và kết nối chúng lại với những đường từ trường khác của Mặt trời ở xung quanh. Từ đó, năng lượng từ trường của sợi dây bị mất đi".

Cho đến nay, đây chỉ là một giả thuyết nhưng các nhà nghiên cứu cho rằng đây là giả thuyết rất quan trọng, giúp giải thích những thứ đã có thể xảy ra trong sự kiện chưa từng có tiền lệ này.

Tất cả chúng ta đều nhận thức được khả năng đe doạ của các cơn bão Mặt Trời đối với Trái đất. Nhưng nghiên cứu này cho thấy: trong khi những đợt phun trào của Mặt Trời có thể khiến chúng ta quay về thời kì tăm tối thì các lực lượng bí ẩn tương tự cũng đang hoạt động để ngăn điều đó xảy ra.

Chintzoglou nói: "Hầu hết các nghiên cứu đều nhằm giải thích việc hình học topo đã ngăn những sự phun trào này diễn ra như thế nào. Nhưng điều này cho chúng ta biết rằng ngoài cơ chế phun trào, chúng ta cũng cần phải xem xét những cấu trúc mới xuất hiện trên Mặt Trời và cách chúng ngăn cản các vụ phun trào năng lượng”.

Sự kiện này được quan sát vào tháng 9 năm 2014, nhưng những kết luận cuối cùng mới được công bố gần đây trên Tạp chí The Astrophysical Journal.