Những bí mật của gió mặt trời sẽ sớm được nghiên cứu kỹ lưỡng hơn nhờ vào sự ra mắt của một sứ mệnh sắp tới của NASA, sứ mệnh này sẽ quan sát mặt trời và hệ mặt trời bên trong.
Sứ mệnh có tên là PUNCH, viết tắt của Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere, là một chòm sao gồm bốn vệ tinh có kích thước bằng một chiếc vali, dự kiến sẽ phóng lên quỹ đạo cực thấp đồng bộ với mặt trời vào thứ Ba (ngày 4 tháng 3). Bỏ qua ranh giới ngày/đêm, các vệ tinh này sẽ có góc nhìn chồng lên nhau về bầu trời từ trên cao xuống đường chân trời, nghĩa là chúng có thể quan sát luồng gió mặt trời hướng về phía chúng ta.
"PUNCH sẽ cung cấp góc nhìn ba chiều chưa từng có về vành nhật hoa khi nó biến thành gió mặt trời và lấp đầy hệ mặt trời của chúng ta", Nicholeen Viall, nhà khoa học sứ mệnh của PUNCH từ Trung tâm bay không gian Goddard của NASA, trả lời các phóng viên vào ngày 13 tháng 2.
Một trong những vệ tinh PUNCH sở hữu một máy ảnh trường hẹp được trang bị máy chụp vành nhật hoa. Đây là một thiết bị tạo ra nhật thực toàn phần nhân tạo để chặn khối vật chất của mặt trời để chúng ta có thể nhìn thấy bầu khí quyển bên ngoài của nó, vành nhật hoa.
Ba vệ tinh còn lại đều có máy ảnh trường rộng có thể quan sát vành nhật hoa hình thành gió mặt trời, sau đó theo dõi gió mặt trời được phát hiện khi nó di chuyển qua không gian.
PUNCH có thể thực hiện điều này bằng cách đeo kính râm hiệu quả.
Máy ảnh trường rộng và hẹp trong nhiệm vụ này là máy đo phân cực; chúng có bộ lọc chỉ cho phép các hạt ánh sáng hoặc photon dao động theo một số hướng nhất định đi vào. Giống như cách kính râm phân cực xử lý ánh sáng phân cực.
Ánh sáng phân cực mà PUNCH sẽ tìm kiếm đang bị phản xạ khỏi các electron mang theo gió mặt trời. Tuy nhiên, tín hiệu ánh sáng phân cực này rất yếu. Trên thực tế, 99,9% ánh sáng phân cực mà PUNCH phát hiện đến từ những thứ khác, chẳng hạn như các ngôi sao nền và ánh sáng Hoàng đạo. 0,1% mà các nhà khoa học của PUNCH quan tâm sau đó phải được trích ra khỏi dữ liệu tổng thể.
Tuy nhiên, như một sản phẩm phụ của toàn bộ phép đo phân cực của PUNCH, các nhà khoa học sẽ có thể tạo ra bản đồ sao phân cực toàn diện nhất từ trước đến nay, bản đồ này sẽ vô cùng có giá trị đối với các nhà vật lý thiên văn đang nghiên cứu các đặc tính của các ngôi sao, chẳng hạn như hoạt động từ trường.
"Những bức ảnh thô sẽ trông rất giống với các trường sao thông thường, [nhưng] điều kỳ diệu của nhiệm vụ này là quá trình xử lý dữ liệu trên mặt đất", nhà nghiên cứu chính của nhiệm vụ, Craig DeForest thuộc Viện nghiên cứu Tây Nam, cho biết trong cuộc họp trực tuyến ngày 13 tháng 2.
Dữ liệu này sẽ cho phép PUNCH theo dõi hướng di chuyển của vật liệu trong gió mặt trời. Ví dụ, khi mặt trời phun ra một đám mây plasma gọi là sự phóng vật chất vành nhật hoa (CME), PUNCH có thể xác định quỹ đạo và vận tốc chính xác của CME, theo dõi CME xuyên suốt hệ mặt trời bên trong và hướng về Trái đất (nếu nó thực sự hướng đến chúng ta).
Khi một CME tác động vào từ trường của hành tinh chúng ta, nó có thể gây ra các cơn bão địa từ có thể cản trở liên lạc vô tuyến, gây nguy hiểm cho vệ tinh và phi hành gia, đồng thời tác động đến lưới điện trên mặt đất. Nó cũng có thể tạo ra ánh sáng cực quang tuyệt đẹp trên các vùng cực của Trái đất.
"Chúng tôi hy vọng sẽ cách mạng hóa cách dự báo thời tiết không gian", Deforest cho biết. "Chúng tôi là sứ mệnh đầu tiên có thể theo dõi các sự kiện thời tiết không gian theo ba chiều".
PUNCH cũng quan tâm đến cấu trúc tinh tế của gió mặt trời. Cách gió mặt trời "thổi" từ mặt trời vẫn chưa rõ ràng, nhưng đó không phải là sự chuyển đổi mượt mà từ vành nhật hoa thành gió mặt trời. Các đường cong từ trường, nơi gió mặt trời xuất hiện theo đường ngoằn ngoèo, cũng như các xoáy nước và các khối, chưa kể đến các CME khổng lồ, tất cả đều là những phần vốn có của gió mặt trời.
"Điều tuyệt vời về PUNCH là lượng chi tiết mà nó sẽ thu được", Viall cho biết. "Chúng ta sẽ được chứng kiến cấu trúc toàn cầu của những vụ phun trào khối lượng khổng lồ đó, cũng như những mảnh nhỏ so với các vụ phun trào khối lượng vành nhật hoa, nhưng vẫn lớn so với Trái đất".
PUNCH không phải là tàu vũ trụ duy nhất nghiên cứu vành nhật hoa và quá trình chuyển đổi thành gió mặt trời. Tàu thăm dò Mặt trời Parker của NASA thường xuyên bay gần Mặt trời hơn bất kỳ tàu vũ trụ nào khác đã từng bay trước đây; nó đã đến gần bề mặt Mặt trời, quang quyển, trong phạm vi 3,9 triệu dặm (6,2 triệu km) và khi làm như vậy, đã đi vào vành nhật hoa.
Bằng cách kết hợp các quan sát của PUNCH với Parker Solar Probe, chúng ta có thể thấy được bức tranh toàn cảnh về luồng gió mặt trời thổi ra từ vành nhật hoa của ngôi sao chúng ta, và thậm chí thu thập được một số chi tiết cận cảnh về quá trình chuyển đổi đó.
"Cùng nhau, hai sứ mệnh này sẽ cung cấp các tập dữ liệu bổ sung cho nhau, cho thấy cách mặt trời tạo ra gió mặt trời và thời tiết vũ trụ", DeForest cho biết.
PUNCH cũng sẽ hợp tác với một sứ mệnh khác sẽ được phóng vào cuối năm nay, có tên là IMAP, Interstellar Mapping and Acceleration Probe. Trong khi PUNCH hướng về phía mặt trời trong hệ thống, IMAP sẽ hướng ra ngoài, về phía rìa của nhật quyển, là bong bóng từ trường khổng lồ do gió mặt trời thổi ra và bao bọc các hành tinh và vành đai Kuiper.
Câu chuyện liên quan:
— 2 sứ mệnh của NASA sẽ đi chung xe trên một tên lửa SpaceX vào thứ sáu này để giúp lập bản đồ vũ trụ
— NASA sẽ phóng một sứ mệnh mặt trời mới trong tháng này: 'PUNCH sẽ chứng kiến nhật thực toàn phần'
— Kính viễn vọng không gian hồng ngoại 'SPHEREx' của NASA sẽ được phóng vào tuần này. Đây là lý do tại sao đây là một vấn đề lớn
IMAP sẽ nghiên cứu gió mặt trời khi nó di chuyển đến ranh giới bên ngoài của nhật quyển, được gọi là nhật quyển, nằm cách mặt trời khoảng 120 đơn vị thiên văn (17,95 tỷ km hoặc 11,15 tỷ dặm). Khi làm như vậy, IMAP sẽ xem xét nơi gió mặt trời nhường chỗ cho môi trường liên sao và với Parker Solar Probe đang tiến gần đến sự ra đời của gió mặt trời, PUNCH sẽ thu hẹp khoảng cách giữa chúng.
Cập nhật của biên tập viên ngày 28/2: Bài viết này đã được cập nhật để phản ánh thông tin phóng mới nhất cho nhiệm vụ này.
Sứ mệnh có tên là PUNCH, viết tắt của Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere, là một chòm sao gồm bốn vệ tinh có kích thước bằng một chiếc vali, dự kiến sẽ phóng lên quỹ đạo cực thấp đồng bộ với mặt trời vào thứ Ba (ngày 4 tháng 3). Bỏ qua ranh giới ngày/đêm, các vệ tinh này sẽ có góc nhìn chồng lên nhau về bầu trời từ trên cao xuống đường chân trời, nghĩa là chúng có thể quan sát luồng gió mặt trời hướng về phía chúng ta.
"PUNCH sẽ cung cấp góc nhìn ba chiều chưa từng có về vành nhật hoa khi nó biến thành gió mặt trời và lấp đầy hệ mặt trời của chúng ta", Nicholeen Viall, nhà khoa học sứ mệnh của PUNCH từ Trung tâm bay không gian Goddard của NASA, trả lời các phóng viên vào ngày 13 tháng 2.
Một trong những vệ tinh PUNCH sở hữu một máy ảnh trường hẹp được trang bị máy chụp vành nhật hoa. Đây là một thiết bị tạo ra nhật thực toàn phần nhân tạo để chặn khối vật chất của mặt trời để chúng ta có thể nhìn thấy bầu khí quyển bên ngoài của nó, vành nhật hoa.
Ba vệ tinh còn lại đều có máy ảnh trường rộng có thể quan sát vành nhật hoa hình thành gió mặt trời, sau đó theo dõi gió mặt trời được phát hiện khi nó di chuyển qua không gian.
PUNCH có thể thực hiện điều này bằng cách đeo kính râm hiệu quả.
Máy ảnh trường rộng và hẹp trong nhiệm vụ này là máy đo phân cực; chúng có bộ lọc chỉ cho phép các hạt ánh sáng hoặc photon dao động theo một số hướng nhất định đi vào. Giống như cách kính râm phân cực xử lý ánh sáng phân cực.
Ánh sáng phân cực mà PUNCH sẽ tìm kiếm đang bị phản xạ khỏi các electron mang theo gió mặt trời. Tuy nhiên, tín hiệu ánh sáng phân cực này rất yếu. Trên thực tế, 99,9% ánh sáng phân cực mà PUNCH phát hiện đến từ những thứ khác, chẳng hạn như các ngôi sao nền và ánh sáng Hoàng đạo. 0,1% mà các nhà khoa học của PUNCH quan tâm sau đó phải được trích ra khỏi dữ liệu tổng thể.
Tuy nhiên, như một sản phẩm phụ của toàn bộ phép đo phân cực của PUNCH, các nhà khoa học sẽ có thể tạo ra bản đồ sao phân cực toàn diện nhất từ trước đến nay, bản đồ này sẽ vô cùng có giá trị đối với các nhà vật lý thiên văn đang nghiên cứu các đặc tính của các ngôi sao, chẳng hạn như hoạt động từ trường.
"Những bức ảnh thô sẽ trông rất giống với các trường sao thông thường, [nhưng] điều kỳ diệu của nhiệm vụ này là quá trình xử lý dữ liệu trên mặt đất", nhà nghiên cứu chính của nhiệm vụ, Craig DeForest thuộc Viện nghiên cứu Tây Nam, cho biết trong cuộc họp trực tuyến ngày 13 tháng 2.
Dữ liệu này sẽ cho phép PUNCH theo dõi hướng di chuyển của vật liệu trong gió mặt trời. Ví dụ, khi mặt trời phun ra một đám mây plasma gọi là sự phóng vật chất vành nhật hoa (CME), PUNCH có thể xác định quỹ đạo và vận tốc chính xác của CME, theo dõi CME xuyên suốt hệ mặt trời bên trong và hướng về Trái đất (nếu nó thực sự hướng đến chúng ta).
Khi một CME tác động vào từ trường của hành tinh chúng ta, nó có thể gây ra các cơn bão địa từ có thể cản trở liên lạc vô tuyến, gây nguy hiểm cho vệ tinh và phi hành gia, đồng thời tác động đến lưới điện trên mặt đất. Nó cũng có thể tạo ra ánh sáng cực quang tuyệt đẹp trên các vùng cực của Trái đất.
"Chúng tôi hy vọng sẽ cách mạng hóa cách dự báo thời tiết không gian", Deforest cho biết. "Chúng tôi là sứ mệnh đầu tiên có thể theo dõi các sự kiện thời tiết không gian theo ba chiều".
PUNCH cũng quan tâm đến cấu trúc tinh tế của gió mặt trời. Cách gió mặt trời "thổi" từ mặt trời vẫn chưa rõ ràng, nhưng đó không phải là sự chuyển đổi mượt mà từ vành nhật hoa thành gió mặt trời. Các đường cong từ trường, nơi gió mặt trời xuất hiện theo đường ngoằn ngoèo, cũng như các xoáy nước và các khối, chưa kể đến các CME khổng lồ, tất cả đều là những phần vốn có của gió mặt trời.
"Điều tuyệt vời về PUNCH là lượng chi tiết mà nó sẽ thu được", Viall cho biết. "Chúng ta sẽ được chứng kiến cấu trúc toàn cầu của những vụ phun trào khối lượng khổng lồ đó, cũng như những mảnh nhỏ so với các vụ phun trào khối lượng vành nhật hoa, nhưng vẫn lớn so với Trái đất".
PUNCH không phải là tàu vũ trụ duy nhất nghiên cứu vành nhật hoa và quá trình chuyển đổi thành gió mặt trời. Tàu thăm dò Mặt trời Parker của NASA thường xuyên bay gần Mặt trời hơn bất kỳ tàu vũ trụ nào khác đã từng bay trước đây; nó đã đến gần bề mặt Mặt trời, quang quyển, trong phạm vi 3,9 triệu dặm (6,2 triệu km) và khi làm như vậy, đã đi vào vành nhật hoa.
Bằng cách kết hợp các quan sát của PUNCH với Parker Solar Probe, chúng ta có thể thấy được bức tranh toàn cảnh về luồng gió mặt trời thổi ra từ vành nhật hoa của ngôi sao chúng ta, và thậm chí thu thập được một số chi tiết cận cảnh về quá trình chuyển đổi đó.
"Cùng nhau, hai sứ mệnh này sẽ cung cấp các tập dữ liệu bổ sung cho nhau, cho thấy cách mặt trời tạo ra gió mặt trời và thời tiết vũ trụ", DeForest cho biết.
PUNCH cũng sẽ hợp tác với một sứ mệnh khác sẽ được phóng vào cuối năm nay, có tên là IMAP, Interstellar Mapping and Acceleration Probe. Trong khi PUNCH hướng về phía mặt trời trong hệ thống, IMAP sẽ hướng ra ngoài, về phía rìa của nhật quyển, là bong bóng từ trường khổng lồ do gió mặt trời thổi ra và bao bọc các hành tinh và vành đai Kuiper.
Câu chuyện liên quan:
— 2 sứ mệnh của NASA sẽ đi chung xe trên một tên lửa SpaceX vào thứ sáu này để giúp lập bản đồ vũ trụ
— NASA sẽ phóng một sứ mệnh mặt trời mới trong tháng này: 'PUNCH sẽ chứng kiến nhật thực toàn phần'
— Kính viễn vọng không gian hồng ngoại 'SPHEREx' của NASA sẽ được phóng vào tuần này. Đây là lý do tại sao đây là một vấn đề lớn
IMAP sẽ nghiên cứu gió mặt trời khi nó di chuyển đến ranh giới bên ngoài của nhật quyển, được gọi là nhật quyển, nằm cách mặt trời khoảng 120 đơn vị thiên văn (17,95 tỷ km hoặc 11,15 tỷ dặm). Khi làm như vậy, IMAP sẽ xem xét nơi gió mặt trời nhường chỗ cho môi trường liên sao và với Parker Solar Probe đang tiến gần đến sự ra đời của gió mặt trời, PUNCH sẽ thu hẹp khoảng cách giữa chúng.
Cập nhật của biên tập viên ngày 28/2: Bài viết này đã được cập nhật để phản ánh thông tin phóng mới nhất cho nhiệm vụ này.
