Những vết đen trên bề mặt của Mặt Trời xuất hiện và biến mất theo chu kỳ 11 năm, được gọi là chu trình của Mặt Trời. Chu trình này được gây ra bởi cơ chế giữa từ trường, đối lưu và sự quay của Mặt Trời. Tuy nhiên, hiểu biết của chúng ta về bản chất vật lý thực sự bên trong cơ chế này vẫn còn rất kém hoàn thiện.
Một ví dụ về sự khác thường của chu trình này là cái được gọi là "Cực tiểu Maunder" - một giai đoạn diễn ra vào thế kỷ 17, khi các vết đen gần như hoàn toàn biến mất trên bề mặt Mặt Trời trong hơn 50 năm liên tiếp.
Một đầu mối quan trọng về cơ chế của các sao
Mới đây, một nhóm nghiên cứu quốc tế đứng đầu bởi Christoffer Karof ở Đại học Aarhus (Đan Mạch) đã tìm thấy một ngôi sao có thể giúp hiểu rõ hơn về bản chất vật lý của cơ chế Mặt Trời. Ngôi sao này cách chúng ta khoảng 120 năm ánh sáng, ở hướng của chòm sao Cygnus và có bề mặt rất giống Mặt Trời: cùng khối lượng, bán kính và độ tuổi. Nhưng ở bên trong, thành phần hóa học của sao này rất khác với Mặt Trời của chúng ta. Nó có chứa lượng nguyên tố nặng khoảng gấp đôi Mặt Trời. (Trong thiên văn học, nguyên tố nặng có nghĩa lá tất cả các nguyên tố nặng hơn hydro và heli).
Nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc kết hợp kết quả quan sát của kính thiên văn không gian Kepler và các đài quan sát mặt đất từ năm 1978, qua đó tái dựng lại được chu trình 7,4 năm của ngôi sao này.
"Sự kết hợp độc nhất về một ngôi sao gần như giống hệt Mặt Trời - trừ thành phần hóa học - với chu trình được quan sát từ cả kính Kepler và các đài mặt đất khiến cho ngôi sao này là một đầu mối quan trọng để nghiên cứu cơ chế của các sao," Karoff giải thích.
Nguyên tố nặng làm sao dao động mạnh hơn
Bằng cách kết hợp dữ liệu trắc quang, quang phổ và địa chấn của sao, nhóm nghiên cứu đã có được những quan sát chi tiết nhất về chu trình của một ngôi sao cách xa Hệ Mặt Trời của chúng ta. Các quan sát cho thấy biên độ được thấy trong từ trường ngôi sao này lớn gấp đôi so với ở Mặt Trời, thậm chí còn lớn hơn khi ghi nhận ở dải sáng biểu kiến. Việc này cho phép nhóm nghiên cứu kết luận rằng càng nhiều nguyên tố nặng thì chu trình càng mạnh hơn.
Dựa trên các mô hình vật lý về phần trong cũng như khí quyển của sao, nhóm nghiên cứu cũng có thể đề ra cách giải thích về chu trình này. Thực tế, giải thích của họ có hai phần. Thứ nhất, các nguyên tố nặng làm ngôi sao trở nên đục hơn - tức là ít cho bức xạ đi qua hơn, làm thay đổi lượng năng lượng di chuyển bên trong ngôi sao từ vùng bức xạ đến vùng đối lưu. Việc này gây ảnh hưởng làm cơ chế hoạt động mạnh hơn, thể hiện ở biên độ dao động từ trường và tốc độ quay gần bề mặt. Thứ hai, các nguyên tố nặng gây ảnh hưởng lên các quá trình diễn ra trên bề mặt và trong khí quyển ngôi sao. Cụ thể, sự tương phản giữa những vùng sáng khuếch tán và những khu vực xung quanh rõ rệt hơn khi lượng nguyên tố nặng nhiều hơn, và điều đó làm dao động trắc quang của ngôi sao càng mạnh hơn.
Nghiên cứu mới này có thể giúp chúng ta hiểu về cách mà hoạt động của Mặt Trời thay đổi theo thời gian - một việc có ảnh hưởng không nhỏ tới khí hậu trên hành tinh chúng ta. Nó mang lại hiểu biết rõ ràng hơn về cực tiểu Maunder khi mà nó trùng với giai đoạn lạnh đột ngột trên Trái Đất, đặc biệt ở khu vực Bắc Âu.
L.C
Theo Scence Daily
