Cận cảnh Mặt Trời chi tiết chưa từng thấy qua kính thiên văn lớn nhất thế giới

[Hoàng Anh]

Một hình ảnh mới đầy ấn tượng về bề mặt Mặt Trời vừa được công bố, chụp bởi kính thiên văn Mặt Trời lớn nhất thế giới - Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST) do Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF) tài trợ. Bức ảnh này là sản phẩm đầu tiên từ thiết bị Visible Tunable Filter (VTF) mới được lắp đặt trên kính thiên văn, mang đến cái nhìn chi tiết chưa từng có về ngôi sao gần nhất của chúng ta và hoạt động từ tính phức tạp của nó.

Cận cảnh bề mặt mặt trời từ Kính viễn vọng Mặt trời Daniel K. Inouye của Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ cho thấy hoạt động từ trường xung quanh một cụm vết đen Mặt Trời
​

Chi tiết vết đen và nguy cơ bão Mặt Trời

Bức ảnh cận cảnh, được chụp vào đầu tháng 12 năm 2024, cho thấy một cụm vết đen tối màu có kích thước tương đương cả lục địa nằm gần trung tâm bầu khí quyển bên trong của Mặt Trời. Độ phân giải đáng kinh ngạc đạt 10 km trên mỗi pixel, cho phép các nhà khoa học quan sát rõ nét các cấu trúc từ tính xung quanh khu vực này.

Vết đen Mặt Trời là những vùng có hoạt động từ tính cực kỳ dữ dội, nơi thường xảy ra các hiện tượng phun trào năng lượng mạnh mẽ như lóa Mặt Trời (solar flares) và phun trào vật chất vành nhật hoa (Coronal Mass Ejections - CMEs). Những vụ phun trào này có thể phóng các đám mây plasma và từ trường khổng lồ vào không gian, và khi chúng hướng về Trái Đất, chúng có thể tương tác với từ trường hành tinh, gây ra các xáo trộn nghiêm trọng đối với lưới điện, hệ thống định vị vệ tinh và mạng lưới thông tin liên lạc.

Ông Friedrich Woeger, nhà khoa học chương trình thiết bị tại DKIST, nhấn mạnh rằng việc nghiên cứu chi tiết các vết đen như thế này là cực kỳ quan trọng để hiểu và dự báo các cơn bão Mặt Trời tiềm ẩn nguy cơ, như sự kiện Carrington lịch sử vào thế kỷ 19 từng gây cháy tại các trạm điện báo. Việc công bố hình ảnh này càng có ý nghĩa khi Mặt Trời đang ở gần đỉnh của chu kỳ hoạt động 11 năm (cực đại Mặt Trời - solar maximum), thời điểm các vết đen và hoạt động phun trào diễn ra thường xuyên hơn.

Gần đỉnh núi lửa Haleakalā của Maui, Kính viễn vọng Mặt trời Daniel K. Inouye của NSF được thiết lập để mở đường cho việc hiểu biết sâu sắc hơn về ngôi sao quê hương của nhân loại​

Công cụ VTF: Nhìn xuyên các lớp Mặt Trời

Thiết bị VTF, một dạng máy quang phổ-phân cực hình ảnh (imaging spectro-polarimeter), là chìa khóa mang lại hình ảnh chi tiết này. Nó hoạt động bằng cách lọc và ghi lại từng bước sóng ánh sáng (màu sắc) rất hẹp một cách riêng biệt, thay vì chụp ảnh với tất cả các bước sóng cùng lúc như máy ảnh thông thường. Để làm điều này, VTF sử dụng các bộ lọc đặc biệt gọi là etalon – gồm hai tấm kính siêu phẳng đặt song song cách nhau chỉ vài micron. Nguyên lý hoạt động tương tự tai nghe chống ồn, ánh sáng bị "bẫy" giữa hai tấm kính sẽ giao thoa và chỉ những bước sóng phù hợp với khoảng cách cực nhỏ đó mới đi qua được.

Chỉ trong vài giây, VTF có thể chụp hàng trăm bức ảnh qua các bộ lọc bước sóng khác nhau. Sau đó, máy tính sẽ kết hợp chúng lại để tái tạo một "ảnh chụp nhanh" ba chiều (3D snapshot) về bầu khí quyển Mặt Trời. Nhờ đó, các nhà khoa học có thể nghiên cứu nhiệt độ, áp suất, vận tốc và cấu trúc từ trường ở các lớp khác nhau của Mặt Trời, giống như "bóc tách củ hành tây" vậy, theo mô tả của nhà khoa học Mark Miesch.

Trái tim của kính thiên văn và tương lai nghiên cứu

VTF là kết quả của hơn một thập kỷ phát triển, được chế tạo tại Viện Vật lý Mặt Trời ở Đức và sau đó vận chuyển, lắp ráp cẩn thận tại kính thiên văn DKIST đặt trên đỉnh núi lửa Haleakalā cao 3.000 mét ở Maui, Hawaii. Tiến sĩ Matthias Schubert, nhà khoa học dự án VTF, gọi thiết bị này là "trái tim của Kính thiên văn Mặt Trời Inouye".

Dự kiến, VTF sẽ đi vào hoạt động khoa học đầy đủ và sẵn sàng cho các nhà nghiên cứu sử dụng vào năm 2026. Cùng với các sứ mệnh không gian khác như Solar Orbiter (ESA/NASA) và Parker Solar Probe (NASA), kính thiên văn DKIST với thiết bị VTF tiên tiến hứa hẹn sẽ mở ra một kỷ nguyên mới trong việc tìm hiểu ngôi sao mẹ của chúng ta và những ảnh hưởng của nó đến Trái Đất.