Các nhà khoa học đang sử dụng cực quang để hiểu hơn về các quy luật vật lý của sự bất ổn năng lượng bùng nổ trong không gian.
“Sự mất ổn định là một quá trình vật lý, theo đó sản phẩm năng lượng về cơ bản có thể tăng rất nhanh mà không có giới hạn,” Colin Forsyth, nhà vật lý ở Đại học London, chia sẻ với UPI trong một email.
Một cơn sóng vỡ ra và đâm vào bờ biển, hoặc một đống cát đột nhiên sụp đổ, đó là những bất ổn năng lượng đang diễn ra thực tế lúc này. Sự bất ổn tương tự đang xảy ra khắp không gian và cực quang có thể giúp các nhà khoa học theo dõi cũng như nghiên cứu các quá trình vật lý tạo ra chúng.
Không gian xung quanh Trái Đất chứa đầy các electron, proton và các hạt mang điện khác, tạo thành plasma,” Forsyth nói. “Kết hợp với từ trường của Trái Đất – thứ mở rộng ra bên ngoài không gian tạo thành từ quyển – plasma này có thể được sạc năng lượng. Sự tích tụ năng lượng này có thể không ổn định, và khi đó plasma có thể giải phóng năng lượng thông qua các biến động vật lý khác nhau.
Trong quá trình tìm kiếm sự bất ổn năng lượng ở vùng rìa không gian, các nhà khoa học đã hướng camera MOOSE – viết tắt của Đài quan sát Đa quang phổ bằng EM-CCD độ nhạy cao – vào một cơn bão từ đang xảy ra ở Alaska.
Bão từ là một sự kiện thời tiết không gian, cùng với nhiều hiện tượng khác, thắp sáng ban đêm của toàn bộ vùng cực quang trong khoảng một giờ,” Forsyth cho biết. “Chúng là kết quả của sự tích tụ năng lượng trong từ quyển Trái Đất vốn được tạo ra bởi từ trường Trái Đất khi được liên kết với từ trường đến từ Mặt Trời.”
Trong suốt các cơn bão từ, năng lượng tích tụ cho đến khi chúng được giải phóng thông qua sự mất ổn định, giải phóng các electron và proton vào vùng trên khí quyển, truyền năng lượng cho các hạt khí và khiến chúng phát ra các màu sắc sống động.
Forsyth và đồng nghiệp của ông đã có thể nghiên cứu quá trình này theo hai cách mới.
“Cách đầu tiên là chúng tôi sử dụng dữ liệu từ một camera chụp toàn bộ bầu trời, thứ có thể thực hiện các phép đo cực quang chất lượng cứ sau 0,1 giây với độ phân giải không gian lớn hơn trước,” ông cho biết. “Cách thứ hai là cách theo đó dữ liệu sẽ được xử lý. Việc trích xuất thông tin cần thiết từ dữ liệu yêu cầu sự theo dõi và xác nhận cẩn thận một vòng cung cực quang.”
Các quan sát được cải thiện cho phép các nhà khoa học mô tả chính xác hơn các sóng điện từ đã mang các hạt năng lượng vào vùng trên khí quyển. Dữ liệu cho thấy một dòng “các hạt cực quang” di chuyển dọc theo một vòng cung tăng lên về kích thước và độ sáng.
Các nhà khoa học có thể sử dụng dữ liệu này để đánh giá bản chất và nguồn gốc của sự bất ổn năng lượng trong không gian. Forsyth và các đồng nghiệp đã mô tả nghiên cứu của họ trong một bài báo mới được công bố trên tạp chí Nature Communications tuần này.
Phần cuối cùng của câu đố là phát triển lý thuyết về các sóng này sao cho chúng ta có thể chắc chắn rằng chúng đúng như những gì chúng ta nghĩ – lý thuyết sử dụng các điều kiện trong không gian mà chúng ta có thể đo lường, để xác định các tính chất của sóng và các đặc tính sóng được dự đoán bởi lý thuyết phù hợp với các quan sát của chúng tôi,” Forsyth cho biết.
Các nhà nghiên cứu hy vọng có thể thực hiện lại nghiên cứu bằng việc sử dụng dữ liệu được thu thập bởi tàu không gian đi qua từ quyển của Trái Đất. Các nhà khoa học cho rằng nghiên cứu của họ cuối cùng có thể được sử dụng để nghiên cứu những bất ổn năng lượng ở xa Trái Đất.
“Chúng tôi đang cố gắng hiểu ý nghĩa của toàn bộ nghiên cứu này, nhưng chúng tôi nhìn thấy các dấu hiệu bất ổn tương tự trên Mặt Trời và ở các hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời,” Forsyth cho biết. “Sau cùng, đây vẫn là một quá trình vật lý phổ quát và nó có thể xuất hiện ở các vật thể kì lạ hơn như ngoại hành tinh, sao lùn nâu và các sao khác. Điều tuyệt vời khi quan sát quá trình này ở Trái Đất là chúng ta thực hiện đo lường khi nó đang xảy ra.”
Thu Trang
Theo Space Daily
Đọc thêm: Đôi điều về cực quang
