TiaSang
Thứ 6, Ngày 22 tháng 11 năm 2019
Khoa học và Công nghệ

Góc nhìn chi tiết mới nhất về rìa hệ Mặt trời

13/11/2019 15:28 -

Tàu thám hiểm Voyager 2 gửi về Trái đất những thông tin đầu tiên từ bên ngoài hệ Mặt trời. Tàu thám hiểm NASA là con tàu thứ hai vượt được ra khỏi hệ Mặt trời và đã cung cấp nhiều thông tin có giá trị nhất về bí ẩn của ranh giới nhật quyển.

Minh họa vị trí tương đối của hai tàu Voyager 1 and Voyager 2 so với nhật quyển, hay là bong bóng hạt và từ trường tạo ra bởi Mặt trời. Cả hai tàu Voyager đều giờ ở ngoài nhật quyển, ở một khu vực gọi là không gian liên sao, hay không gian giữa các ngôi sao. Nguồn: NASA/JPL-Caltech.

Cách Trái đất mười hai tỷ dặm tồn tại một ranh giới đánh dấu giới hạn của không gian hệ Mặt trời và bắt đầu của không gian liên sao (interstellar space) – không gian nằm giữa các ngôi sao nơi chỉ có các đám khí gas và các hạt rắn cực nhỏ. Voyager 2 – tàu thám hiểm không gian có sứ mệnh liên tục dài nhất trong lịch sử (phóng đi tháng 8/1977) - sau hơn 40 năm đã vượt qua ranh giới đó và đã gửi về Trái đất một tín hiệu mờ nhạt từ phía bên kia, và vừa được giải mã bởi các nhà khoa học tại NASA.

Tàu thám hiểm Voyager 2 là tàu thám hiểm thứ hai trong lịch sử từng vượt ra ngoài nhật quyển (heliosphere), bong bóng vũ trụ bao quanh hệ Mặt trời cấu tạo bởi các dòng plasma phát ra từ Mặt trời (gió Mặt trời). Mặc dù khởi hành trước một tháng so với người anh em song sinh của mình, Voyager 1 (phóng đi tháng 9/1977), phải đến 6 năm sau Voyager 1 thì Voyager 2 mới ra khỏi nhật quyển để đi vào không gian liên sao. Đó là sau khi con tàu này đi theo con đường đi qua 4 hành tinh trong hệ Mặt trời và cung cấp những ảnh chụp cận cảnh duy nhất của Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh.


Hình ảnh sao Thổ do tàu vũ trụ Voyager gửi về.

Và bây giờ Voyager 2 đã vừa gửi về Trái đất một góc nhìn chi tiết nhất về rìa hệ Mặt trời của chúng ta – vượt qua kỳ vọng của các nhà khoa học NASA vốn ngay từ đầu không nghĩ rằng tàu vẫn còn hoạt động khi đạt đến mốc này.

“Chúng ta không biết được bong bóng vũ trụ này lớn đến mức nào,” theo Giáo sư Ed Stone (Viện Công nghệ California), người từng tham gia chuẩn bị cho sứ mệnh Voyager 2 năm 1977, trả lời The Guardian: “và chắc chắn chúng ta không biết được rằng tàu vũ trụ có thể duy trì hoạt động đủ lâu để chạm tới mép bong bóng vũ trụ và đi vào không gian liên sao hay không.”

Nhật quyển có thể được hiểu như là một vùng thời tiết vũ trụ: một không gian có ranh giới riêng biệt nơi các hạt tích điện, gọi là plasma phát ra từ Mặt trời chuyển động với tốc độ siêu âm. Dòng gió Mặt trời này đối đầu với dòng gió lạnh hơn trong không gian liên sao thổi từ các siêu tân tinh (supernova) là các ngôi sao đã nổ tung từ hàng triệu năm trước. Người ta đã từng nghĩ rằng gió Mặt trời yếu dần đi theo khoảng cách với Mặt trời, nhưng tàu Voyager 1 xác nhận sự tồn tại của một ranh giới, được xác định bởi sự giảm nhiệt độ đột ngột và sự gia tăng mật độ của các hạt plasma.

Hành trình của Voyager 2 lần này đã đưa ra những hiểu biết mới về bản chất của giới hạn nhật quyển vì một thiết bị quan trọng được thiết kế để đo trực tiếp các tính chất của plasma trên Voyager 1 đã bị hỏng vào năm 1980.


Mô hình của tàu vũ trụ Voyager. Ảnh: Nasa/AFP via Getty Images.

Các phép đo mới, được công bố trong 5 bài báo khác nhau trên tạp chí Nature Astronomy, cho thấy rằng Voyager 2 gặp phải biên giới của nhật quyển sắc nét hơn, dù mỏng hơn nhiều so với trải nghiệm của Voyager 1. Có thể là do Voyager 1 vượt qua đường biên hệ Mặt trời trùng với thời điểm cực đại Mặt trời (hoạt động mạnh của gió Mặt trời – trong khi hiện tại lại đang ở mức thấp), hoặc bản thân tàu có thể đã đi trên một quỹ đạo ít vuông góc hơn – có nghĩa là nó đã dành nhiều thời gian hơn di chuyển trong bờ rìa của biên giới.

Cái nhìn mới về hình dạng của nhật quyển

Điểm dữ liệu thứ hai cũng cung cấp một số cái nhìn mới về hình dạng của nhật quyển, trong đó phát hiện được rằng nhật quyển có một cạnh tròn giống như đầu một viên đạn.

“Điều này có nghĩa là nhật quyển đối xứng ít nhất là tại hai điểm mà 2 tàu Voyager đã đi qua.” theo Bill Kurth, một nhà khoa học từ Đại học Iowa và là đồng tác giả của một trong các nghiên cứu nói trên, Ông nói thêm: “Điều này nói rằng hai điểm này trên bề mặt có gần như cùng một khoảng cách.”

Voyager 2 cũng cung cấp thêm manh mối về độ dày của nhật bao (heliosheath), vùng phía ngoài của nhật quyển và điểm mà gió Mặt trời đối địch với các dòng gió từ không gian liên sao, giống như những con sóng hình cung tạo ra khi một con tàu di chuyển trên biển.

Dữ liệu cũng bổ sung thông tin cho một cuộc tranh luận về hình dạng tổng thể của nhật quyển, mà một số mô hình dự đoán nó phải có hình cầu, trong khi một số khác giống như một cái ống gió có một cái đuôi dài thổi ra phía sau trong khi hệ Mặt trời di chuyển với tốc độ cao trong thiên hà. Với một hình thức phức tạp thì hình dạng sẽ phụ thuộc vào cường độ tương đối của từ trường bên trong và bên ngoài nhật quyển, và các phép đo mới nhất gợi ý về dạng hình vòm cầu hơn.

Tuy nhiên, cũng có giới hạn về mức độ kết luận có thể thu được từ hai điểm dữ liệu nói trên.

“Đây giống như một kiểu nhìn một con voi bằng một cái kính hiển vi.” Kurth nói. “Hai người đi soi con voi bằng kính hiển vi, và họ đưa ra hai kết quả đo khác nhau. Bạn không biết gì về những gì xảy ra ở giữa chúng.”

Từ bên ngoài nhật quyển, tín hiệu từ Voyager 2 vẫn truyền về đều đặn, dù phải mất hơn 16 giờ để tín hiệu này đến được với Trái đất. Máy phát sóng công suất 22,4 watt của tàu chỉ tương đương với đèn tủ lạnh, qua khoảng cách trong không gian đến Trái đất đã bị yếu đi hơn một tỷ tỷ lần và chỉ có thể được thu lại bởi ăng ten chảo lớn nhất của NASA, có đến 70 mét đường kính.

Năng lượng chạy hai tàu thăm dò Voyager, cung cấp bởi máy phát lõi plutoni phân rã đều đặn, được dự kiến ​​sẽ giảm xuống dưới mức thấp vào giữa những năm 2020. Nhưng kể cả khi không còn năng lượng, chúng sẽ tiếp tục đường bay của mình rất lâu sau đó nữa trong vũ trụ. “Hai tàu Voyager sẽ còn sống lâu hơn cả Trái đất,” ông Kurth nói. “Chúng sẽ tiếp tục bay đường bay của mình trong dải Ngân hà thêm 5 tỷ năm hoặc lâu hơn. Và xác suất để chúng va phải bất cứ thứ gì trong không gian trống rỗng đó gần như bằng không.”

Theo Khoahocphattrien.vn

Tags: