Theo Science Alert, mảnh còn thiếu có thể liên quan đến các kiểu bùng nổ năng lượng cao bất thường từ bề mặt Mặt trời. Nghiên cứu gần đây.

Chúng ta đã quen với việc nghe về tia cực tím của mặt trời mà chúng ta có thể tự bảo vệ mình khỏi việc sử dụng kem chống nắng. Mặt trời còn phát ra tia gamma mạnh hơn nhiều, đây là loại sóng có năng lượng mạnh nhất trên Trái đất Trường điện từ. Mỗi photon tia gamma mang năng lượng gấp một tỷ lần so với photon tia cực tím.

Tia gamma không ảnh hưởng trực tiếp đến con người trên bề mặt Trái đất vì các photon đã bị khí quyển hấp thụ. Nhưng các nhà khoa học đang nghiên cứu xem liệu một số tia có năng lượng cao này có thể theo dõi hoạt động của mặt trời hay không, chẳng hạn như các vụ nổ mạnh của Mặt trời như ngọn lửa mặt trời hoặc vụ nổ trên bề mặt của nó. Những sự kiện mạnh mẽ như vậy có thể tạo ra “thời tiết không gian”, có thể tấn công Trái đất, ảnh hưởng đến hoạt động của vệ tinh và phá hủy hệ thống đường sắt hoặc điện.

Dự đoán các sự kiện cực đoan của mặt trời sẽ là một bước tiến lớn trong hiểu biết của chúng ta về Mặt trời, giống như dự đoán một trận động đất trước khi nó xảy ra.

Trong một nghiên cứu gần đây, các nhà khoa học phát hiện ra rằng một số phần của Mặt trời phát ra tia gamma mạnh hơn những phần khác, một phát hiện đáng ngạc nhiên vì các mô hình trước đây chỉ ra rằng tia gamma phải đồng đều trên khắp Mặt trời. Nghiên cứu mới nhất cho thấy các cực của mặt trời phát ra bức xạ cao nhất trong thời điểm từ trường phía bắc và phía nam của mặt trời đảo ngược.

Bruno Arseoli, đồng tác giả và nhà nghiên cứu tại Đại học Lisbon và Đại học Trieste cho biết: “Vấn đề là có những công cụ tốt hơn để dự đoán hoạt động của mặt trời”. “Có lẽ chúng ta có thể sử dụng thông tin mới này từ những nguồn năng lượng rất cao để giúp các mô hình của chúng ta dự đoán hành vi của Mặt trời.”

Các tác giả cho biết cơ sở khoa học cho xu hướng kỳ lạ này vẫn còn là một bí ẩn. Nhưng từ trường của Mặt trời có thể sẽ đảo chiều trong một hoặc hai năm tới, cho phép các nhà khoa học quan sát hiện tượng kỳ lạ này trong thời gian thực và thu thập thêm dữ liệu để giải thích hiện tượng này.

Sự đối xứng dưới bề mặt của mặt trời

Tia gamma là vua của mọi năng lượng. Chúng được tạo ra bởi những vật thể giàu năng lượng nhất trong vũ trụ của chúng ta, chẳng hạn như vụ nổ siêu tân tinh hoặc sao neutron. Các vụ nổ hạt nhân và sét trên Trái đất cũng có thể tạo ra tia gamma.

Mặt trời cũng có thể phát ra tia gamma theo nhiều cách. Khi vụ phun trào của Mặt trời giải phóng khí và plasma khỏi bề mặt của nó, tia gamma cũng có thể được phát ra nhưng ở mức năng lượng tương đối nhỏ.

Nguồn bức xạ gamma mặt trời lớn nhất xuất hiện khi Mặt trời bị bắn phá bởi các hạt có năng lượng cao phát ra từ các siêu tân tinh và sao neutron trong vũ trụ, gọi là tia vũ trụ. Khi một hạt vũ trụ tích điện chạm vào Mặt trời, nó sẽ quay quanh từ trường của Mặt trời và thoát ra ngoài. Trên đường thoát ra, nó va chạm với khí trên bề mặt Mặt trời và kích thích các hạt mặt trời thành các photon tia gamma.

Nhà vật lý thiên văn Tim Linden cho biết, sự chuyển đổi tia gamma này có thể xảy ra ở độ sâu từ 100 đến 1.000 km bên dưới bề mặt mặt trời, nơi từ trường đủ mạnh để làm chệch hướng các tia vũ trụ.

Linden, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Stockholm, người không tham gia vào nghiên cứu mới, cho biết: “Với tia gamma trong Mặt trời, chúng ta có thể nhìn thấy vài nghìn km bên dưới”. “Cái mà Nó có thể cung cấp cho bạn một cuộc thăm dò về những gì đang diễn ra sâu bên dưới bề mặt Mặt trời.

Hoạt động của mặt trời không liên tục. Cứ sau 11 năm, ngôi sao chủ của chúng ta lại trải qua một sự thay đổi trang phục khi các cực từ bắc và nam của nó thay đổi vị trí, được gọi là chu kỳ mặt trời. Khi các cực bị lật, mức độ hoạt động trên bề mặt mặt trời sẽ thay đổi. Mặt trời ít hoạt động nhất vào thời điểm ban đầu, được gọi là cực tiểu mặt trời và hoạt động mạnh nhất vào khoảng giữa khi các cực từ chính thức đảo ngược, được gọi là cực đại mặt trời. Mặt trời dự kiến ​​​​sẽ đạt cực đại mặt trời trong khoảng năm tới.

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu sự thay đổi của bức xạ gamma mặt trời trong toàn bộ chu kỳ mặt trời bằng cách sử dụng dữ liệu được thu thập từ Kính viễn vọng Không gian tia Gamma Fermi của NASA. Họ phát hiện ra rằng bức xạ gamma có cường độ mạnh nhất ở các cực của Mặt trời, nơi hoạt động của Mặt trời đạt đỉnh điểm trong chu kỳ, trùng hợp với sự đảo ngược chính thức của từ trường.

“Điều này thật bất ngờ,” Arceoli nói. “Đó chỉ là điều mới mẻ mà chúng tôi đang khám phá về mặt trời.”

Linden nói thêm rằng phát hiện này thật đáng ngạc nhiên vì cường độ thực tế của từ trường Mặt trời không thay đổi nhiều trong khoảng thời gian 11 năm. Trong thời gian hoạt động cao điểm, từ trường của Mặt trời trở nên rối hơn, dẫn đến nhiều hoạt động hơn như bùng phát, nổ trên bề mặt, nhưng cường độ tổng thể không nhất thiết phải thay đổi.

Linden cho biết: “Không ai có bất kỳ mô hình nào cho biết một số phần của Mặt trời sẽ sáng hơn những phần khác là do chu kỳ mặt trời,” nhưng các nghiên cứu trước đây đã ám chỉ một mô hình bất thường. Ông đã chỉ ra rằng một số khu vực nhất định của Mặt trời sáng hơn những khu vực khác trong A Nghiên cứu trước đâyNhưng nghiên cứu mới này phân tích các xu hướng chi tiết hơn.

Bây giờ, các mô hình và hiểu biết về năng lượng gamma của Mặt trời phải được xem xét lại. Arcioli cho biết do cấu trúc lệch này xuất hiện vào thời điểm Mặt trời đi qua lõi từ của nó nên có thể tia gamma có liên quan đến sự hình thành từ tính và hoạt động của mặt trời.

Elena Orlando, tác giả nghiên cứu và nhà nghiên cứu tại Đại học Trieste và Đại học Stanford, cho biết lời giải thích chính xác vẫn còn là một bí ẩn. Một ý tưởng có thể là các tia vũ trụ chạm vào các vùng khác nhau trong thời kỳ mặt trời đạt cực đại. Hoặc có thể có điều gì đó đặc biệt ở các cực trong thời kỳ mặt trời đạt cực đại, thu hút nhiều tia vũ trụ hơn tới chúng. Cũng có thể có một cách giải thích hoàn toàn khác.

“Điều này cho thấy tia gamma mang thông tin về hoạt động của mặt trời,” Arseoli nói. “Nó gần như mở ra một lĩnh vực nghiên cứu mới cho hiệp hội này.”

Một công cụ tiềm năng để dự đoán hoạt động của mặt trời

Dự đoán một sự kiện cực đoan của mặt trời cũng giống như dự đoán một trận động đất. Các quá trình dưới bề mặt bắt đầu dịch chuyển và có thể dẫn đến hoạt động trên bề mặt, nhưng rất khó dự đoán chính xác khi nào và ở đâu.

Nhà vật lý hạt Mihr On Nisa, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết: “Nghiên cứu này giúp mở rộng kiến ​​thức của chúng ta về chính xác nơi tia gamma bắt nguồn trên bề mặt Mặt trời”.

Các nghiên cứu trước đây cũng chỉ ra rằng tia gamma không phát sáng đồng đều trên Mặt trời, nhưng đây là nghiên cứu đầu tiên cho thấy sự thay đổi trong thời gian hoạt động cao điểm của Mặt trời.

Orlando cho biết tia gamma có thể giúp có cái nhìn sớm hơn về các quá trình trên bề mặt và đưa ra manh mối về trạng thái chung của Mặt trời. Ví dụ, sự gia tăng bức xạ gamma ở các cực có thể cho thấy từ trường của Mặt trời đang trong quá trình đảo ngược và hoạt động của Mặt trời đang gia tăng – dẫn đến nhiều tia sáng mặt trời có thể tấn công Trái đất hơn.

Linden cho biết, các nghiên cứu trong tương lai cũng có thể xem xét bức xạ gamma thay đổi như thế nào trước khi xảy ra hiện tượng bùng phát lớn từ mặt trời, có khả năng sử dụng các quan sát làm công cụ dự báo – giống như xác định liệu trời có mưa trên Trái đất do điều kiện thời tiết hay không.

Nyssa cho biết: “Từ trường tương tự chịu trách nhiệm điều chỉnh các hạt năng lượng cao tạo ra các tia gamma này cũng là nguyên nhân gây ra sự lên xuống của thời tiết không gian”. “Bất kể sự sống có bị gián đoạn bởi thời tiết không gian hay không, việc hiểu đúng về vật lý của ngôi sao gần nhất của chúng ta sẽ chỉ nâng cao kiến ​​thức của chúng ta về vị trí của chúng ta trong vũ trụ.”

Bài viết này là một phần của Hành tinh ẩn giấumột chuyên mục khám phá nền khoa học kỳ diệu, bất ngờ và kỳ lạ của hành tinh chúng ta và hơn thế nữa.