Mặt trời là nguồn sống của Trái đất, nhưng nó cũng ẩn chứa nhiều bí ẩn. Một trong số đó là nguồn gốc và bản chất của bức xạ năng lượng cao nhất mà nó phát ra.
Các nhà khoa học gần đây đã phát hiện các tia gamma của mặt trời này có năng lượng lên tới một nghìn tỷ electron vôn, hoặc một tera electron vôn (TeV), gấp khoảng một nghìn tỷ lần so với ánh sáng khả kiến. Làm thế nào và tại sao mặt trời tạo ra bức xạ mạnh như vậy?
Xem thêm:
Hệ Mặt Trời Bao Nhiêu Tuổi? Những Manh Mối Mới Từ Thiên Thạch
DRACO: Động Cơ Tên Lửa Bằng Năng Lượng Hạt Nhân Lần Đầu Tiên Được Giới Thiệu
Cách các nhà khoa học phát hiện ra tia gamma của mặt trời
Để phát hiện ra tia gamma của mặt trời, các nhà khoa học đã sử dụng một thiết bị quan sát độc đáo có tên là HAWC (High-Altitude Water Cherenkov Observatory) được đặt ở Mexico, giữa hai ngọn núi lửa không hoạt động, ở độ cao hơn 13.000 feet.
Nó bao gồm 300 bể chứa nước lớn, mỗi bể chứa 200 tấn nước tinh khiết. Khi các hạt năng lượng cao từ không gian va vào nước, chúng tạo ra một ánh sáng xanh nhạt gọi là bức xạ Cherenkov. Bằng cách đo ánh sáng này, HAWC có thể xác định hướng và năng lượng của các hạt đến.
HAWC hoạt động liên tục và có góc nhìn rộng, cho phép nó quan sát hai phần ba bầu trời mỗi ngày. Điều này làm cho nó lý tưởng để nghiên cứu mặt trời, vốn thường bị các kính thiên văn tia gamma khác tránh xa vì chúng chỉ hoạt động vào ban đêm.
HAWC đã thu thập dữ liệu từ năm 2015, và sau khi phân tích sáu năm quan sát, các nhà khoa học đã tìm thấy một lượng tia gamma dư thừa từ mặt trời.
Nguyên nhân gây ra tia gamma của mặt trời
Tia gamma của mặt trời không được sản xuất trực tiếp bởi chính mặt trời, mà do các tia vũ trụ tương tác với proton của nó. Tia vũ trụ là các hạt năng lượng cao có nguồn gốc từ các nguồn xa như lỗ đen hay siêu sao.
Khi chúng đến hệ mặt trời, một số trong số chúng va vào proton của mặt trời và tạo ra các hạt mới, chẳng hạn như pion. Những pion này sau đó phân rã thành tia gamma, có thể thoát khỏi mặt trời và đến Trái đất.
Năng lượng của những tia gamma này phụ thuộc vào năng lượng của các tia vũ trụ mà đánh vào mặt trời. Các nhà khoa học dự kiến rằng năng lượng tối đa của những tia gamma này sẽ vào khoảng 200 tỷ điện tử-volt (GeV), dựa trên các phép đo trước đó của Kính thiên văn Tia gamma Vũ trụ Fermi của NASA.
Tuy nhiên, HAWC đã phát hiện ra những tia gamma có năng lượng lên đến 10 TeV, cao hơn 50 lần so với kỳ vọng. Điều này có nghĩa là phải có những tia vũ trụ có năng lượng cao hơn nhiều so với những gì đã được biết.
Mehr Un Nisa, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Michigan State và là một trong những tác giả của nghiên cứu, nói. “Nó cũng chứng tỏ sức mạnh của HAWC là một thiết bị quan sát độc nhất để khám phá vũ trụ năng lượng cao.”
Phát hiện ra tia gamma của mặt trời có ý nghĩa quan trọng đối với cả vật lý mặt trời và thiên văn học. Nó thách thức sự hiểu biết của chúng ta về cách các tia vũ trụ được gia tốc và lan truyền trong dải Ngân hà, và cách chúng tương tác với từ trường và khí quyển của mặt trời. Nó cũng mở ra một cửa sổ mới để nghiên cứu hoạt động và cấu trúc của mặt trời ở một bước sóng khác.
Nguồn: Đài quan sát HAWC