Mặt trời là ngôi sao được nghiên cứu nhiều nhất kể từ buổi bình minh của thiên văn học, đặc biệt là vì vai trò thiết yếu của nó trong việc duy trì sự sống trên Trái đất. Nhưng nghịch lý thay, ngôi sao này vẫn chưa được hiểu rõ ở một số lĩnh vực quan trọng. Ví dụ, chúng ta chưa bao giờ có cơ hội quan sát các cực của nó: tất cả các hình ảnh bạn đã thấy về nó đều luôn được chụp ở đường xích đạo. Hoặc ít nhất, cho đến tận gần đây vẫn như vậy; lần đầu tiên, ESA đã chụp được hình ảnh của một trong các cực của ngôi sao này.
Ngày nay, việc nghiên cứu Mặt trời chủ yếu được giao phó cho hai phương tiện: tàu thăm dò không gian Parker và Tàu quỹ đạo Mặt trời, do NASA và ESA lần lượt điều hành. Đây là hai tàu thăm dò bổ sung cho nhau với các khả năng khác nhau, nhưng chúng có một điểm chung: vì lý do hậu cần và khoa học, chúng đang quay quanh gần đường xích đạo mặt trời.
Tàu vũ trụ của NASA dự định sẽ ở lại quỹ đạo này cho đến khi kết thúc sứ mệnh của mình. Nhưng đối tác châu Âu của nó thì không như vậy. Kể từ năm 2020, nó đã thực hiện năm cuộc diễn tập hỗ trợ trọng lực gần sao Kim. Mục tiêu: dần dần thay đổi quỹ đạo của nó trong khi tiêu tốn ít nhiên liệu nhất. Vào cuối lần tiếp xúc cuối cùng với Sao Hôm, vào tháng 2 năm 2025, nó đã tích lũy được độ nghiêng 17° so với đường xích đạo Mặt Trời — đủ để cho phép nó quan sát cực Nam của nó lần đầu tiên.
"Hôm nay, chúng tôi tiết lộ những quan sát đầu tiên về cực Mặt Trời mà con người từng thực hiện", Carole Mundell, nhà khoa học trưởng của cơ quan này, cho biết trong một thông cáo báo chí. "Những hình ảnh mới độc đáo này thu được nhờ sứ mệnh Solar Orbiter của chúng tôi đánh dấu sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới cho khoa học năng lượng mặt trời."
Nếu góc nhìn mới này khiến các nhà vật lý thiên văn phấn khích, thì đó là vì các cực của Mặt trời đặc biệt thú vị theo quan điểm khoa học. Chúng là các yếu tố then chốt của từ trường nhật quyển, một hiện tượng hoàn toàn quan trọng vì cả lý do lý thuyết và thực tiễn. Từ trường này chi phối trực tiếp phần lớn hoạt động của ngôi sao, từ các vết đen mặt trời đến các vụ phun trào vật chất vành nhật hoa - những bong bóng plasma khổng lồ có thể tàn phá hành tinh của chúng ta (xem bài viết bên dưới).
Một đợt bùng phát năng lượng mặt trời cấp X đã gây ra tình trạng mất sóng vô tuyến trên Trái đất
Do đó, hiểu được động lực của từ trường mặt trời có nghĩa là hiểu được cách ngôi sao hoạt động và cách nó ảnh hưởng đến môi trường trực tiếp của nó. Và việc quan sát các cực là cơ hội hoàn hảo để đạt được tiến bộ lớn trong lĩnh vực này.
Cho đến nay, không ai có thể xác định chính xác nguyên nhân gây ra sự đảo ngược ngoạn mục này. Các chuyên gia tin rằng đây là hậu quả của các quá trình máy phát điện bên trong, các chuyển động plasma quy mô lớn tạo ra từ trường của Mặt trời và quyết định hành vi của nó. Tuy nhiên, chúng ta biết tương đối ít về máy phát điện này. Do đó, việc có thể trực tiếp quan sát một cực tại thời điểm chính xác khi nó biểu hiện theo một cách đặc biệt ngoạn mục là một phước lành thực sự cho các nhà nghiên cứu.
Ngày nay, việc nghiên cứu Mặt trời chủ yếu được giao phó cho hai phương tiện: tàu thăm dò không gian Parker và Tàu quỹ đạo Mặt trời, do NASA và ESA lần lượt điều hành. Đây là hai tàu thăm dò bổ sung cho nhau với các khả năng khác nhau, nhưng chúng có một điểm chung: vì lý do hậu cần và khoa học, chúng đang quay quanh gần đường xích đạo mặt trời.
Tàu vũ trụ của NASA dự định sẽ ở lại quỹ đạo này cho đến khi kết thúc sứ mệnh của mình. Nhưng đối tác châu Âu của nó thì không như vậy. Kể từ năm 2020, nó đã thực hiện năm cuộc diễn tập hỗ trợ trọng lực gần sao Kim. Mục tiêu: dần dần thay đổi quỹ đạo của nó trong khi tiêu tốn ít nhiên liệu nhất. Vào cuối lần tiếp xúc cuối cùng với Sao Hôm, vào tháng 2 năm 2025, nó đã tích lũy được độ nghiêng 17° so với đường xích đạo Mặt Trời — đủ để cho phép nó quan sát cực Nam của nó lần đầu tiên.
Những hình ảnh chưa từng có chứa đầy dữ liệu có giá trị
Rõ ràng là đầu dò đã tận dụng cơ hội này để làm nóng các thiết bị của mình. Trong quá trình đi qua, nó đã chụp được nhiều hình ảnh trên nhiều bước sóng khác nhau, từ khả kiến đến cực tím, vừa được ESA công bố trong thông cáo báo chí mới nhất của mình."Hôm nay, chúng tôi tiết lộ những quan sát đầu tiên về cực Mặt Trời mà con người từng thực hiện", Carole Mundell, nhà khoa học trưởng của cơ quan này, cho biết trong một thông cáo báo chí. "Những hình ảnh mới độc đáo này thu được nhờ sứ mệnh Solar Orbiter của chúng tôi đánh dấu sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới cho khoa học năng lượng mặt trời."
Nếu góc nhìn mới này khiến các nhà vật lý thiên văn phấn khích, thì đó là vì các cực của Mặt trời đặc biệt thú vị theo quan điểm khoa học. Chúng là các yếu tố then chốt của từ trường nhật quyển, một hiện tượng hoàn toàn quan trọng vì cả lý do lý thuyết và thực tiễn. Từ trường này chi phối trực tiếp phần lớn hoạt động của ngôi sao, từ các vết đen mặt trời đến các vụ phun trào vật chất vành nhật hoa - những bong bóng plasma khổng lồ có thể tàn phá hành tinh của chúng ta (xem bài viết bên dưới).
Một đợt bùng phát năng lượng mặt trời cấp X đã gây ra tình trạng mất sóng vô tuyến trên Trái đất
Do đó, hiểu được động lực của từ trường mặt trời có nghĩa là hiểu được cách ngôi sao hoạt động và cách nó ảnh hưởng đến môi trường trực tiếp của nó. Và việc quan sát các cực là cơ hội hoàn hảo để đạt được tiến bộ lớn trong lĩnh vực này.
Thời điểm hoàn hảo
Thời điểm này là lý tưởng, và có lý do chính đáng: hiện tại chúng ta đang ở giữa thời kỳ cực đại của Mặt Trời, đỉnh điểm của chu kỳ hoạt động 11 năm của ngôi sao này. Đây là một giai đoạn cực kỳ năng động. Các vết đen và vết lóa Mặt Trời, cũng như các vụ phun trào vật chất vành nhật hoa, đang trở nên nhiều hơn, nhiễu loạn gió Mặt Trời đang gia tăng... và trên hết, các đường sức từ đang tham gia vào một vở ba lê đặc biệt hỗn loạn, lên đến đỉnh điểm là sự đảo ngược hoàn toàn cực tính của từ trường Mặt Trời. Cứ sau 11 năm, cực bắc (từ) của Mặt Trời lại trở thành cực nam của nó, và ngược lại.Cho đến nay, không ai có thể xác định chính xác nguyên nhân gây ra sự đảo ngược ngoạn mục này. Các chuyên gia tin rằng đây là hậu quả của các quá trình máy phát điện bên trong, các chuyển động plasma quy mô lớn tạo ra từ trường của Mặt trời và quyết định hành vi của nó. Tuy nhiên, chúng ta biết tương đối ít về máy phát điện này. Do đó, việc có thể trực tiếp quan sát một cực tại thời điểm chính xác khi nó biểu hiện theo một cách đặc biệt ngoạn mục là một phước lành thực sự cho các nhà nghiên cứu.
