Hệ thống cảnh báo sớm vết đen mặt trời

Các vết đen mặt trời có thể kích hạt những sự kiện vết đen mặt trời đang dần hình thành trước khi chúng xuất hiện một hoặc hai ngày.

Mặc dù các nhà khoa học đã quan sát và lập tư liệu khoa học của những vết đen mặt trời trong hơn 400 năm qua, nhưng nguồn gốc của những vùng từ tính mạnh, nguội và tối này, trên bề mặt mặt trời vẫn là những bí ẩn lớn. Các lí thuyết đề xuất rằng chúng hình thành từ những chuyển động phức tạp của plasma nóng bên trong Mặt trời. Quan điểm là các sóng âm hình thành ở gần bề mặt truyền sâu vào bên trong Mặt trời trước khi phản hồi trở lại bề mặt ở một vị trí khác do sự khúc xạ.

Ảnh chụp SOHO vào tháng 3/2001 của một trong những vùng vết đen mặt trời lớn nhất (vùng hoạt tính 9393) trải rộng trên một khu vực gấp 13 lần đường kính Trái đất. Đó là địa điểm của vô số tai lửa mặt trời và những cột phun trào vật chất vành nhật hoa, trong đó có tai lửa tia X lớn nhất từng ghi nhận trong 25 năm qua, vào hôm 02/4/2001, ảnh cuối trong loạt ảnh phía trên. (Ảnh: SOHO (ESA và NASA)

Những cơn bão đang thành hình

Nay Stathis Llonidis và các đồng nghiệp tại trường Đại học Stanford ở Mĩ, vừa lấy lí thuyết này làm cơ sở cho một kĩ thuật định vị sự xuất hiện của những vết đen mặt trời bên trong lõi của Mặt trời. Đội của Llinidis sử dụng một kĩ thuật nhật chấn đặc biệt – gọi là nhật chấn thời gian-khoảng cách – để phân tích thời gian cần thiết cho những sóng âm này truyền qua lõi mặt trời.

Kĩ thuật trên chọn một cặp điểm trên bề mặt mặt trời tách nhau một khoảng cách nhất định từ 100.000 đến 200.000 km. Một số sóng âm kích thích ở gần vị trí của một trong những điểm này sẽ truyền xuống sâu 60.000 km bên trong Mặt trời trước khi phản hồi lại bề mặt ở gần vị trí của điểm tương ứng. Thường mất khoảng một giờ cho sóng âm thực hiện hành trình này. Tuy nhiên, nếu sóng âm truyền qua một vết đen mặt trời đang hình thành thì chúng tăng tốc và thời gian hành trình hơi giảm đi một chút – đối với một vùng vết đen lớn thì hiệu ứng này là khoảng 12-16 giây.

“Trên thực tế, chúng tôi không chọn chỉ một cặp điểm trên bề mặt mà là hàng nghìn cặp điểm”, Llondis giải thích. Từ những dữ liệu này, các nhà nghiên cứu tính ra thời gian truyền và sau đó lập một bản đồ thời gian-truyền nhận dạng những vị trí ở trong lõi mặt trời nơi thời gian truyền giảm đi. “Chúng tôi biết ở những vị trí này, có một vùng vết đen mặt trời đang xuất hiện”.

Cảnh báo sớm hai ngày

Để kiểm tra kĩ thuật trên, đội của Llondis đã sử dụng dữ liệu do Đài thiên văn Động lực học Mặt trời (SDO) thu thập. Họ đã khảo sát bốn vùng với những vết đen mặt trời đang hình thành và chín vùng im ắng không có vết đen nào. Những vết đen mặt trời lớn thường phát hiện ra trước một ngày và những vết đen mặt trời nhỏ thì phát hiện ra trước tới hai ngày – vì những vết đen lớn thì có sức nổi lớn hơn và di chuyển lên bề mặt nhanh hơn. Trái lại, những vùng không có vết đen không biểu hiện sự dị thường thời gian-truyền nổi bật nào.

Các nhà nghiên cứu tin rằng những kết quả này chứng tỏ rằng việc phát hiện ra những vết đen mặt trời đang hình thành hiện nay là có thể, mặc dù họ cảnh báo rằng họ sẽ phải phân tích một số lượng lớn vùng nữa để kiểm tra độ tin cậy của mô hình của họ. “Chỉ sau khi chúng tôi làm như vậy, chúng tôi mới có thể biết mình có thể dự đoán sự xuất hiện của những vết đen mặt trời hay không và những tiên đoán đó của chúng tôi có độ tin cậy là bao nhiêu”, Llondis nói.

Llondis cảm thấy nghiên cứu của họ có thể dẫn tới sự hiểu biết rõ hơn những tính chất của từ trường ở sâu trong lõi mặt trời, đồng thời có một số ứng dụng thực tế liên quan đến sự dự báo thời tiết vũ trụ. “Mặt trời là một ngôi sao từ hóa. Phần lớn hoạt động mặt trời có liên quan đén tính chất của từ trường, nên chúng tôi muốn tìm hiểu thêm về những tính chất này”, ông nói. “Đó là lí do chúng tôi nghiên cứu vết đen mặt trời, vì vết đen mặt trời là những biểu hiện nổi bật nhất của từ trường mặt trời trong quang quyển [bề mặt mặt trời]”.

Nguồn: physicsworld.com