Trong suốt nhiều thập kỷ, các nhà nghiên cứu luôn thắc mắc về nguyên nhân làm cho lớp khí quyển bên ngoài của Mặt Trời, hay được gọi là vành nhật hoa, lại có nhiệt độ tăng lên khi ở xa bề mặt của Mặt Trời.
Hiện tại, các giải thích cho vấn đề này đã được làm rõ hơn nhờ những dữ liệu mới thu thập từ tàu thăm dò mặt trời Parker của NASA. Đây là thiết bị do con người chế tạo với tốc độ nhanh nhất, đã nhiều lần bay qua Mặt Trời để tìm kiếm những manh mối giúp hiểu rõ hơn về hiện tượng được gọi là "bí ẩn của sự nóng lên ở vành nhật hoa".
Trong lần đầu tiên tàu thăm dò tiến sát Mặt Trời, các thiết bị của nó đã phát hiện sự đảo ngược đột ngột của từ trường mặt trời. Các nhà nghiên cứu gọi những hiện tượng như vậy là "chuyển hướng" và đặt nghi vấn rằng chúng có thể là nguyên nhân làm gia tăng nhiệt độ ở vành nhật hoa, chủ yếu thông qua việc giải phóng năng lượng từ trường vốn có trong chúng khi di chuyển qua Mặt Trời và không gian.
Mojtaba Akhavan-Tafti, một trong những tác giả của nghiên cứu đến từ Đại học Michigan, cho biết: "Năng lượng này cần được giải phóng ở một nơi nào đó và nó có thể làm tăng nhiệt độ của vành nhật hoa, đồng thời tăng tốc độ gió mặt trời."
Sự bí ẩn về hiện tượng nóng lên của vành nhật hoa có liên quan đến lớp khí quyển ngoài cùng của Mặt Trời, vành nhật hoa có nhiệt độ cao hơn hàng trăm lần so với "bề mặt" của nó, được gọi là quang quyển. Dù quang quyển gần lõi của Mặt Trời hơn hàng triệu dặm, nơi xảy ra các phản ứng tổng hợp hạt nhân tạo ra nhiệt và năng lượng cho Trái Đất.
Dù mát mẻ hơn vành nhật hoa, quang quyển là nguồn gốc chính của hầu hết ánh sáng từ Mặt Trời, nhưng nó lại làm mờ đi ánh sáng phát ra từ bầu khí quyển Mặt Trời. Vì vậy, vành nhật hoa chỉ có thể được quan sát khi ánh sáng từ quang quyển bị che khuất bởi hiện tượng nhật thực hoặc thông qua một thiết bị đặc biệt có tên là coronagraph.
Điều đó có nghĩa là để khảo sát vành nhật hoa, tàu thăm dò Parker Solar phải chịu đựng nhiệt độ lên đến khoảng 1.400 độ C nhằm tiến lại gần Mặt Trời hơn.
Akhavan-Tafti cùng với đội ngũ của ông đã tiến hành nghiên cứu dữ liệu thu thập từ hàng chục lần bay quanh Mặt Trời mà Parker thực hiện, nhằm xác định chính xác điểm khởi đầu của các hiện tượng chuyển hướng. Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu rõ tác động của chúng đến vành nhật hoa.
Dù vậy, những đặc điểm được mong chờ lại không xuất hiện ở bất kỳ nơi nào, ít nhất là trong vành nhật hoa. Ngược lại, thông tin từ tàu thăm dò chỉ ra rằng hiện tượng chuyển hướng là hiện tượng phổ biến trong gió mặt trời gần khu vực Mặt Trời.
Phát hiện này chỉ ra rằng hiện tượng chuyển động uốn khúc gây ra sự nóng lên của vành nhật hoa có thể không bắt nguồn từ bề mặt của Mặt Trời, qua đó loại bỏ một trong hai giả thuyết chính về nguồn gốc của chuyển động này.
Vành nhật hoa chỉ có thể được quan sát khi ánh sáng từ quang quyển bị che khuất do hiện tượng nhật thực (Hình: Tristan Savatier - Getty Images)
Các nhà nghiên cứu tin rằng có khả năng tồn tại một cơ chế kích thích nào đó giúp sinh ra nhiệt ở lớp ngoài cùng của Mặt Trời. Cơ chế này có thể liên quan đến sự va chạm bùng nổ của các đường sức từ hỗn loạn trên bề mặt Mặt Trời, theo thông tin từ Akhavan-Tafti.
Trong các vụ va chạm tương tự, các trường từ sẽ dao động giống như dây đàn và tăng tốc plasma trong gió mặt trời lên tốc độ lớn. Điều này có khả năng khiến sóng từ bị biến dạng thành những đường cong xung quanh Mặt Trời. Thế nhưng, nếu một số sóng này tan biến trước khi rời khỏi Mặt Trời, năng lượng của chúng sẽ được truyền vào các lớp phía trên, gây nóng cho vành nhật hoa.
Akhavan-Tafti nhấn mạnh rằng: "Các cơ chế dẫn đến sự xuất hiện của những đường cong gấp khúc và chính những đường cong gấp khúc này có khả năng làm gia tăng nhiệt độ của cả vành nhật hoa và gió mặt trời".
Nghiên cứu này mang lại cho chúng ta cái nhìn sâu sắc hơn về cơ chế vận hành của Mặt Trời và có thể hỗ trợ các nhà khoa học trong việc dự đoán, phát hiện và chuẩn bị cho những cơn bão đến từ Mặt Trời.
Nghiên cứu này là thành quả mới nhất từ sứ mệnh của tàu Parker Solar thuộc NASA, bắt đầu từ khi nhiệm vụ được khởi động vào năm 2018.
Vào tháng trước, tàu thăm dò Parker đã thực hiện lần tiếp cận gần thứ 20 đến Mặt Trời, tiến sát đến khoảng cách chỉ còn 8 triệu km từ bề mặt của Mặt Trời. Thông tin này được cung cấp bởi Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Johns Hopkins, đơn vị điều hành tàu vũ trụ này.
Từ thời điểm đó, con tàu thăm dò đã rời khỏi quỹ đạo, nhưng nó sẽ quay trở lại tại khoảng cách tương tự vào ngày 30 tháng 9 và sẽ tiếp tục bay thêm hơn một triệu dặm (khoảng 1,6 triệu km) tính từ Mặt Trời vào đêm Giáng sinh năm nay. Các nhà nghiên cứu kỳ vọng rằng thông tin thu thập được từ những chuyến bay này sẽ cung cấp thêm những hiểu biết về nguyên nhân khiến vành nhật hoa nóng lên đến hàng triệu độ.
