Ảnh sắc nét nhất lịch sử về Mặt Trời hé lộ xoáy plasma tí hon – có thể giải mã bí ẩn nhiệt độ corona

Khám phá: Bất ổn định Kelvin-Helmholtz (KHI) xuất hiện phổ biến

Những bức ảnh đã ghi lại được hàng loạt bất ổn định Kelvin-Helmholtz (KHI) nhiễm từ – một hiện tượng thủy động lực học cổ điển, xảy ra khi các lớp plasma chuyển động với tốc độ khác nhau trượt qua nhau, tạo ra các mô hình xoáy cuộn sóng hỗn loạn . Không giống như những gợi ý mơ hồ trước đây về KHI chỉ xuất hiện ở một vài khu vực biệt lập trong khí quyển Mặt Trời, những xoáy này lan tràn khắp toàn bộ trường quan sát, tập trung dày đặc trên quang cầu tại các ranh giới của các vùng tập trung từ thông . Kích thước của các xoáy dao động từ khoảng 19 đến 170 km .

Đây là bằng chứng quan sát trực tiếp đầu tiên về sự bất ổn định Kelvin-Helmholtz trên quang cầu của Mặt Trời, xác nhận một dự đoán lý thuyết đã có từ lâu . Các nhà nghiên cứu đã so sánh hình ảnh với các mô phỏng từ thủy động lực học (MHD) độ phân giải cao, và thấy rằng các mô phỏng tái tạo chính xác hành vi và khoảng cách giữa các 'dải' và 'xoáy' này, khẳng định các cấu trúc quan sát được chính là KHI chứ không phải do nhiễu ảnh .

Giải pháp cho bí ẩn 'sưởi ấm vành nhật hoa'

Bề mặt Mặt Trời (quang cầu) có nhiệt độ khoảng 5.500°C, nhưng tầng khí quyển bên ngoài của nó – vành nhật hoa (corona) – lại đạt tới hàng triệu độ C. Trong nhiều thập kỷ, 'bài toán sưởi ấm vành nhật hoa' là một trong những câu hỏi lớn nhất chưa có lời giải trong vật lý Mặt Trời . Khám phá mới đã cung cấp một cơ chế đầy thuyết phục:

• Các xoáy Kelvin-Helmholtz hoạt động như một hệ thống vận chuyển năng lượng: chúng xoắn và kéo căng các đường sức từ trên quang cầu, chuyển đổi động năng thành năng lượng từ, sau đó năng lượng này có thể truyền lên phía trên, vào vành nhật hoa .
• Các mô phỏng MHD phù hợp với quan sát đã chỉ ra rằng sự bất ổn định phổ biến này bơm năng lượng từ bề mặt vào tầng khí quyển bên trên một cách hiệu quả, cung cấp lượng nhiệt ổn định cần thiết để duy trì nhiệt độ hàng triệu độ của vành nhật hoa .
• Như một nhà nghiên cứu từ NSF (Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ) đã nhận xét, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng quang cầu 'tràn ngập những vòng xoáy tí hon này', và chúng cùng nhau đại diện cho một quy trình ẩn thúc đẩy hoạt động của Mặt Trời và sưởi ấm vành nhật hoa .

Tóm lại, phát hiện này đã xác định được một cơ chế liên tục, trước đây vô hình—các xoáy KHI nhỏ bao phủ toàn bộ bề mặt Mặt Trời—có thể cung cấp phần năng lượng còn thiếu để đốt nóng vành nhật hoa, một bí ẩn đã làm đau đầu các nhà khoa học qua nhiều thế hệ .