Như đã đưa tin,tàu thăm dù Mặt trời Parker đang ở gần ngôi sao của chúng ta ở khoảng cách chưa từng có trong lịch sử. Những hình ảnh mới nhất từ tàu Parker sẽ gửi về Trái đất sau 3 tuần nữa. Nhưng trước khi phóng tàu Parker, con người đã gửi tàu Solar Orbiter lên chụp cận cảnh Mặt trời. Những hình ảnh này, gồm các góc nhìn chi tiết về các vết đen Mặt trời và vành nhật hoa, giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các hiện tượng của Mặt trời.

Hãy cùng xem kỹ hơn 4 hình ảnh mới tuyệt đẹp về Mặt trời do Solar Orbiter chụp vào ngày 22.3.2023. Những hình ảnh này được chụp bằng các thiết bị PHI (Máy ảnh phân cực và nhật chấn) và EUI (Máy ảnh cực tím) của tàu vũ trụ, cung cấp chi tiết chưa từng có. Các hình ảnh PHI cung cấp góc nhìn toàn cảnh sắc nét nhất từ ​​trước đến nay về bề mặt có thể nhìn thấy của Mặt trời, lập bản đồ các trường từ phức tạp và chuyển động bề mặt của nó. Ngược lại, hình ảnh EUI cho thấy bầu khí quyển bên ngoài phát sáng, được gọi là vành nhật hoa.

Tiết lộ bản chất hoạt động của Mặt trời

Mặt trời, vật thể hoạt động mạnh mẽ và phức tạp nhất trong Hệ Mặt trời của chúng ta, chưa bao giờ được nhìn thấy chi tiết như vậy. Nhiệm vụ Solar Orbiter do ESA dẫn đầu sử dụng sáu thiết bị chụp ảnh tiên tiến để nghiên cứu Mặt trời, bóc tách các lớp của nó để phơi bày bản chất đa diện của nó.

Với những quan sát mới nhất này, Solar Orbiter cung cấp những hình ảnh chi tiết nhất từ ​​trước đến nay về bề mặt có thể nhìn thấy của Mặt trời, hay quang quyển. Thiết bị PHI không chỉ chụp ảnh ánh sáng khả kiến ​​mà còn đo hướng từ trường và theo dõi tốc độ cũng như chuyển động của vật liệu bề mặt. Những hiểu biết sâu sắc này cung cấp cái nhìn sâu sắc phi thường về hành vi luôn thay đổi của Mặt trời.

Các phép đo quang quyển của PHI có thể được so sánh trực tiếp với hình ảnh mới về bầu khí quyển bên ngoài của Mặt trời (nhật quang) được ghép từ các hình ảnh có độ phân giải cao do thiết bị Extreme Ultraviolet Imager (EUI) chụp vào cùng ngày tháng 3.2023. EUI chụp ảnh Mặt trời bằng ánh sáng cực tím.

Nhà khoa học Daniel Müller trong dự án của Solar Orbiter lưu ý: “Từ trường của Mặt trời là chìa khóa để hiểu bản chất động trong ngôi sao của chúng ta từ quy mô nhỏ nhất đến lớn nhất. Những bản đồ có độ phân giải cao mới này từ thiết bị PHI của Solar Orbiter cho thấy vẻ đẹp của từ trường bề mặt và dòng plasma của Mặt trời một cách rất chi tiết. Đồng thời, chúng rất quan trọng để suy ra từ trường trong vành nhật hoa nóng của Mặt trời, nơi mà thiết bị EUI của chúng tôi đang chụp ảnh".

Những tấm ảnh này tiếp nối bản phát hành cách đây hai năm, khi sứ mệnh Solar Orbiter công bố hình ảnh đầy đủ về Mặt trời do các thiết bị EUI và Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE) của tàu vũ trụ chụp vào ngày 7.3.2022.

Phân tích vết đen Mặt trời có độ phân giải cao

Phóng to hình ảnh ánh sáng khả kiến ​​chi tiết của PHI (ở trên) cho thấy 'bề mặt' của Mặt trời thực chất là: plasma nóng, phát sáng (khí tích điện) liên tục chuyển động. Hầu như mọi bức xạ từ Mặt trời đều phát ra từ lớp này, có nhiệt độ từ 4500 đến 6000 °C. Bên dưới nó, plasma nóng, đặc được khuấy động trong 'vùng đối lưu' của Mặt trời, không khác gì magma trong lớp phủ của Trái đất. Kết quả của chuyển động này là bề mặt Mặt trời có vẻ ngoài sần sùi.

Tuy nhiên, đặc điểm nổi bật nhất trong các hình ảnh là các vết đen. Trong hình ảnh chụp với ánh sáng khả kiến, chúng trông giống như các đốm đen hoặc lỗ trên bề mặt nhẵn. Các vết đen lạnh hơn môi trường xung quanh và do đó phát ra ít ánh sáng hơn.

Chuyển động và cấu trúc của plasma Mặt trời

Bản đồ từ trường của PHI (hình ảnh trên) hoặc 'từ đồ' cho thấy từ trường của Mặt trời tập trung ở các vùng vết đen. Nó hướng ra ngoài (màu đỏ) hoặc hướng vào trong (màu xanh) bất kể vết đen nằm ở đâu. Từ trường mạnh giải thích tại sao plasma bên trong các vết đen lại lạnh hơn. Thông thường, sự đối lưu di chuyển nhiệt từ bên trong Mặt trời ra bề mặt của nó, nhưng điều này bị phá vỡ do các hạt tích điện bị buộc phải đi theo các đường từ trường dày đặc trong và xung quanh các vết đen.

Tốc độ và hướng chuyển động của vật chất trên bề mặt Mặt trời có thể được nhìn thấy trong bản đồ vận tốc của PHI (hình ảnh bên dưới), còn được gọi là 'tachogram'. Màu xanh lam cho thấy chuyển động hướng về phía tàu vũ trụ, trong khi màu đỏ cho thấy chuyển động ra xa tàu vũ trụ. Bản đồ này cho thấy rằng khi plasma trên bề mặt Mặt trời thường quay theo chuyển động tự xoay quanh trục của Mặt trời, thì nó bị đẩy ra ngoài (theo lực ly tâm) từ xung quanh các vết đen mặt trời.

Vành nhật hoa: Một show nghệ thuật plasma nóng bỏng

Cuối cùng, hình ảnh vành nhật hoa của Mặt trời (bên dưới) của EUI cho thấy những gì xảy ra phía trên quang quyển. Phía trên các vùng vết đen mặt trời đang hoạt động, plasma phát sáng được nhìn thấy nhô ra ngoài. Plasma một triệu độ đi theo các đường sức từ nhô ra từ Mặt trời, thường kết nối các vết đen mặt trời lân cận.

Thành tựu kỹ thuật trong chụp ảnh Mặt trời

Những hình ảnh này được chụp khi Solar Orbiter cách Mặt trời chưa đầy 74 triệu km. Do ở rất gần Mặt trời nên mỗi hình ảnh có độ phân giải cao do PHI và EUI chụp chỉ bao phủ một phần nhỏ của Mặt trời. Sau khi chụp từng hình ảnh riêng lẻ, tàu vũ trụ cần phải nghiêng và xoay cho đến khi chụp được từng phần của bề mặt Mặt trời.

Để có được những hình ảnh toàn đĩa được trình bày ở đây, tất cả các hình ảnh đều được ghép lại với nhau như trò chơi ghép tranh. PHI và bức tranh ghép EUI bao gồm 25 hình ảnh, mỗi bức được chụp trong hơn bốn giờ. Đĩa Mặt trời có đường kính gần 8000 pixel trong các bức tranh ghép đầy đủ, cho thấy một lượng chi tiết đáng kinh ngạc.

Quá trình xử lý hình ảnh cần thiết để có được các bức tranh ghép PHI là mới và khó khăn. Tốc độ hiện tại là một năm, nhóm PHI ra một tranh ghép, quá trình xử lý dữ liệu và lắp ráp các bức tranh ghép sẽ diễn ra nhanh hơn trong tương lai. Nhóm PHI hy vọng có thể cung cấp những bức tranh ghép có độ phân giải cao như vậy hai lần một năm.

Anh Tú