Solar Orbiter lần theo một nếp gấp từ trường trong gió Mặt Trời về tận nguồn gốc của nó trên Mặt Trời

Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) cho biết tàu vũ trụ Solar Orbiter của họ đã lần theo một nếp gấp từ trường (magnetic switchback) – một chỗ gập hình chữ S trong từ trường được gió Mặt Trời mang theo – về tận nơi nó bắt đầu trên Mặt Trời. Kết quả này đến từ một bài báo do Jesse Coburn thuộc CNRS/LPP (Pháp) dẫn dắt, có tiêu đề “On the Coronal Origin of Magnetic Switchbacks in the Solar Wind” (Về nguồn gốc vành nhật hoa của các nếp gấp từ trường trong gió Mặt Trời), vừa được công bố trên Nature Astronomy. Theo ESA, nhóm nghiên cứu đã xác định được nguồn gốc bằng cách phân tích các hạt mà tàu vũ trụ tìm thấy bên trong cấu trúc này.

Gió Mặt Trời là dòng khí nóng mang điện – hay plasma – liên tục thoát ra ngoài, kéo theo từ trường của Mặt Trời vào khắp Hệ Mặt Trời. Trên đường đi, các đường sức từ có thể xoắn lại, đứt gãy hoặc uốn ngược lại chính chúng. Nếp gấp từ trường là một đặc điểm như vậy: chúng thường được phát hiện ở gần Mặt Trời, nhưng cơ chế hình thành của chúng vẫn còn đang được tranh luận. ESA nhắc lại rằng vào năm 2022, Solar Orbiter đã quan sát một nếp gấp như vậy từ xa và xác nhận hình chữ S mà các nhà nghiên cứu đã dự đoán nhưng chưa bao giờ trực tiếp nhìn thấy.

Lần này, tàu vũ trụ đã bay xuyên thẳng qua một nếp gấp từ trường. “Solar Orbiter đã bay qua một nếp gấp từ trường rất lớn”, Coburn cho biết, đồng thời giải thích rằng điều này cho phép nhóm đo được những hạt hiếm khi được quan sát, vốn mang manh mối về nguồn gốc của chúng. Trong các phép đo từ thiết bị Solar Wind Analyser (SWA), thực hiện khi Solar Orbiter ở khoảng nửa đường giữa Trái Đất và Mặt Trời, các nhà nghiên cứu đã phát hiện một tổ hợp các hạt oxy và carbon mang điện. ESA cho biết hỗn hợp này chỉ có thể hình thành bên trong các vòng từ nóng ở bề mặt Mặt Trời.

Coburn mô tả hai cách giải thích hàng đầu về việc các nếp gấp từ trường, và cùng với chúng là gió Mặt Trời, hình thành như thế nào. Hỗn hợp hạt ủng hộ cách giải thích thứ nhất, tái kết nối trao đổi (interchange reconnection): các đường sức từ mở, dọc theo đó vật chất có thể thoát ra không gian, gặp các vòng từ khép kín cong ngược trở lại Mặt Trời, và các đường sức đứt rồi nối lại, khiến plasma từng bị giam trong một vòng từ thoát được ra ngoài. Cách giải thích cạnh tranh dựa vào sóng và nhiễu loạn. Đồng tác giả Stephanie Yardley thuộc Northumbria University (Anh) cho biết nhóm cũng thấy dấu hiệu của các quá trình đó, nhưng có lẽ chỉ khi nếp gấp từ trường đã di chuyển ra xa Mặt Trời. Theo quan điểm của bà, cả hai quá trình đều tham gia và “chúng chỉ đơn giản hoạt động ở những giai đoạn khác nhau trong vòng đời của một nếp gấp từ trường”.

Bên cạnh dữ liệu hạt đo tại chỗ (in situ), nhóm nghiên cứu còn xem xét các hình ảnh đĩa Mặt Trời và mô hình hóa từ trường của Mặt Trời cũng như của không gian xung quanh. ESA cho biết các nhà nghiên cứu đã xây dựng một mô hình mới để xác định plasma đến từ đâu, liên kết các phép đo của Solar Orbiter với dữ liệu từ Solar Dynamics Observatory của NASA nhằm định vị vùng nguồn. Theo ESA, công trình này cũng cho thấy khí quyển Mặt Trời để lại dấu ấn trên các hạt gió Mặt Trời, điều có thể giúp các nhà khoa học tái dựng lịch sử của plasma được đo ở rất xa Mặt Trời.