Lần đầu tiên chụp được bề mặt Mặt Trời với độ phân giải cao chưa từng có

Việc chụp được bề mặt Mặt Trời với độ nét chưa từng có giúp phát hiện những cấu trúc xoáy kỳ lạ trên lớp quang quyển, được ví như các nét cọ trong bức tranh nổi tiếng Đêm đầy sao (Starry Night) của danh họa Vincent Van Gogh. Thành tựu này được kỳ vọng sẽ giúp giới nghiên cứu hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của Mặt Trời cũng như các hiện tượng có thể ảnh hưởng trực tiếp đến Trái Đất.

Nghiên cứu được công bố ngày 6/8 trên tạp chí khoa học Nature. Những hình ảnh trên được ghi nhận bằng Kính thiên văn Mặt Trời Daniel K. Inouye của Quỹ Khoa học quốc gia Mỹ (NSF), đặt trên đảo Maui, bang Hawaii, hiện là kính thiên văn Mặt Trời mạnh nhất thế giới.

Theo nhóm nghiên cứu, ban đầu các bức ảnh được chụp nhằm hiệu chỉnh thiết bị và kiểm tra giới hạn hoạt động của kính thiên văn. Tuy nhiên, khi phân tích dữ liệu, các nhà khoa học nhận thấy họ đã ghi lại được lớp quang quyển - lớp bề mặt phát sáng có thể quan sát được của Mặt Trời - với mức độ sắc nét và chi tiết chưa từng có.

Các hình ảnh tĩnh cùng chuỗi ảnh tua nhanh theo thời gian cho thấy trên bề mặt Mặt Trời xuất hiện những cấu trúc dạng lông vũ và các xoáy plasma liên tục hình thành, phát triển rồi tan biến. Plasma là trạng thái vật chất gồm các hạt mang điện được tạo ra khi khí bị nung nóng tới nhiệt độ cực cao, khiến các electron tách khỏi nguyên tử.

Các xoáy plasma quan sát được có đường kính từ khoảng 19 km - giới hạn nhỏ nhất mà kính thiên văn hiện nay có thể ghi nhận - đến khoảng 170 km. Mặc dù rất lớn nếu xét theo quy mô trên Trái Đất, các cấu trúc này vẫn chỉ là những chi tiết nhỏ trên bề mặt Mặt Trời, vốn có đường kính khoảng 1,4 triệu km.

Nhà vật lý Mặt Trời Ruizhu Chen thuộc Đại học Stanford (Mỹ), người không tham gia nghiên cứu, cho biết các hình ảnh khiến ông liên tưởng đến những bầu trời xoáy nổi tiếng trong tác phẩm "Đêm đầy sao" của họa sĩ Vincent Van Gogh.

Theo các nhà khoa học, những gợn sóng và cấu trúc xoáy này hình thành do các dòng plasma mang từ tính chuyển động với tốc độ khác nhau, tạo ra hiện tượng mất ổn định trong dòng chảy. Cơ chế này tương tự hiện tượng xuất hiện các gợn sóng trên mặt nước khi có gió thổi qua và là một hiện tượng quen thuộc trong động lực học chất lưu.

Đồng tác giả nghiên cứu Friedrich Wöger thuộc Đài quan sát Mặt Trời quốc gia Mỹ cho biết hiện tượng tương tự từng được quan sát trên Trái Đất cũng như các hành tinh khí khổng lồ như Sao Mộc và Sao Thổ, song đây là lần đầu tiên các nhà khoa học ghi nhận được với độ chi tiết cao như vậy trên bề mặt Mặt Trời. Theo ông Wöger, những quan sát mới sẽ giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn các quá trình vật lý chi phối hoạt động của Mặt Trời và nhiều ngôi sao khác.

Các nhà khoa học đặc biệt quan tâm đến cơ chế vận động của Mặt Trời nhằm cải thiện khả năng dự báo các vụ phun trào vật chất vành nhật hoa (CME) - những đợt bùng phát khổng lồ đẩy hàng tỷ tấn plasma và từ trường vào không gian. Khi hướng về phía Trái Đất, các vụ phun trào này có thể gây ra bão Mặt Trời, làm gián đoạn hoạt động của vệ tinh, hệ thống định vị toàn cầu (GPS), lưới điện và các mạng lưới thông tin liên lạc. Đồng thời, chúng cũng tạo nên hiện tượng cực quang rực rỡ tại các khu vực vĩ độ cao.

Giới nghiên cứu kỳ vọng các hình ảnh có độ phân giải siêu cao cùng dữ liệu thu được từ Kính thiên văn Daniel K. Inouye sẽ giúp làm sáng tỏ quá trình hình thành các dòng plasma xoáy, từ đó nâng cao hiểu biết về nguồn gốc của các hiện tượng bùng phát trên Mặt Trời cũng như cải thiện năng lực dự báo thời tiết không gian trong tương lai.

Theo các chuyên gia, việc quan sát trực tiếp các cấu trúc nhỏ trên lớp quang quyển ở độ chi tiết chưa từng có đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực vật lý Mặt Trời, mở ra cơ hội nghiên cứu sâu hơn về ngôi sao trung tâm của Hệ Mặt Trời và những tác động của nó đối với môi trường không gian quanh Trái Đất.