Bí ẩn về mặt trời, nguồn năng lượng cho tàu vũ trụ ngoài hành tinh

Cuối năm ngoái, các nhà khoa học phát hiện một vật thể bí ẩn di chuyển ngang qua mặt trời với tốc độ “không bình thường”. Với vận tốc dịch chuyển chóng mặt, vật thể này nhanh hơn hẳn so với một sao chổi hay thiên thạch thông thường.

“Oumuamua”- tên của vật thể bí ẩn - trong tiếng Hawaii nghĩa là "sứ giả phương xa, người đến trước". Dù chưa thể khẳng định, các nhà khoa học cho rằng có thể đây là một con tàu vũ trụ của người ngoài hành tinh.

Trong bài báo công bố trên tạp chí Astrophysical Journal Letters, hai nhà khoa học từ Đại học Harvard tuyên bố họ không loại trừ giả thuyết rằng “nó có thể là tàu thăm dò được gửi đến vùng lân cận của trái đất một cách có chủ đích bởi nền văn minh ngoài hành tinh”. Nguồn năng lượng để những tàu thăm dò này đi xuyên không gian có thể do khai thác từ sức nóng của mặt trời.

Mặt trời được cho là đã tiếp năng lượng cho vật thể nghi là tàu vũ trụ của người ngoài hành tinh bay qua Trái đất hồi cuối năm ngoái. Ảnh: Livemint.

Một vì sao bí ẩn

Các tác giả bài báo đưa ra kết luận này khi thực hiện một loạt các phép phân tích quỹ đạo. Theo đó, vật thể này tăng tốc sau khi nó đi ngang qua mặt trời của chúng ta nhờ vào công nghệ lực đẩy sử dụng photon, nói cách khác là một loại “buồm mặt trời có nguồn gốc nhân tạo”. Và mặt trời đóng vai trò là nguồn năng lượng bổ sung trên hành trình của nó.

Dù giới thiên văn đã quan sát mặt trời từ nhiều thập kỉ nay với các công nghệ tiên tiến, nó còn ẩn chứa rất nhiều bí ẩn. Các nhà khoa học vẫn đang đau đầu cho câu hỏi tại sao bầu khí quyển của mặt trời, còn gọi là vành nhật hoa, nóng hơn những lớp bên trong gấp nhiều lần.

Bề mặt mặt trời rất nóng, lên đến 10.000 độ F (khoảng 5.537,77 độ C), đủ nướng chín gần như mọi thứ. Tuy nhiên, vành nhật hoa còn nóng hơn rất nhiều lần. Lớp khí quyển này được cấu thành từ khí ở trạng thái siêu nóng, còn gọi là plasma với nhiệt độ lên tới 3 triệu độ F (khoảng 1.666.648,89 độ C).

Như hàng tỷ ngôi sao khác, lõi của mặt trời là nguồn nhiệt, như vậy nếu càng ra xa nguồn nhiệt, nhiệt độ phải giảm xuống. Tuy nhiên các chứng cứ khoa học thu thập từ việc quan sát mặt trời cho thấy điều ngược lại. Vành nhật hoa là lớp ngoài cùng của mặt trời lại nóng hơn bề mặt của ngôi sao, lớp bên trong.

Những kiến thức vật lý cơ bản cho chúng ta biết nhiệt độ thực chất chỉ là vận tốc của các nguyên tử đang di chuyển. Các nguyên tử cấu thành chuyển động càng nhanh, nhiệt độ một vật càng cao. Vậy nhiệt độ siêu nóng của vành nhật hoa chính là nhờ lớp vật chất cấu thành chuyển động quá nhanh. Nhưng bằng cách nào đó mà chỉ có vành nhật hoa có được điều này thì chúng ta vẫn chưa rõ.

Vành nhật hoa thường bị ánh sáng chói lòa của mặt trời lấn át. Ngay cả các thiết bị tinh vi nhất cũng khó quan sát được do bị nhiễu nặng từ ánh sáng của bề mặt mặt trời. Tuy nhiên, người ta vẫn quan sát được nó nhờ những lần nhật thực xuất hiện.

Vành nhật hoa có thể nhìn thấy được trong các lần xảy ra nhật thực. Ảnh: ESO.

Vào năm 1869, các nhà thiên văn học đã xác thực sự tồn tại của lớp nhật quyển này. Nhờ vào quang phổ của vành nhật hoa, người ta cho rằng có một nguyên tố mới và đặt tên nó là coronium (dựa trên corona - vành nhật hoa) nhờ vào tần số ánh sáng kì lạ chưa hề gặp trên Trái đất.

70 năm sau, người ta mới biết rằng thực ra đó chỉ là sắt được nung lên tới hàng triệu độ C (trước đó chưa ai từng nghĩ tới nhiệt độ khủng khiếp như vậy). Nhiệt độ này nóng hơn bề mặt ngôi sao tới cả trăm lần. Ngay lập tức nhiều tranh cãi đã nổ ra.

Một trong những giả thuyết sơ khai nhất cho rằng các sóng cơ học xuất hiện do mặt trời co dãn liên tục, đã tạo nên tốc độ khủng khiếp của vật chất trong vành nhật hoa tương tự như cách mà sóng biển đập vào bờ. Nhưng các tàu thăm dò chưa bao giờ phát hiện ra dấu tích của một đợt sóng nào mang năng lượng lớn đến như vậy phát ra từ mặt trời.

Sau gần 150 năm, hiện tượng này vẫn còn là một bí ẩn của khoa học. Người ta đã xác nhận nhiệt độ đo được từ vành nhật hoa và bề mặt mặt trời là hoàn toàn chính xác nhưng vẫn chưa có lời giải thích hợp lý nào. Càng xa nguồn nhiệt thì càng lạnh, chân lý đó phải đúng.

Thỏi nam châm khí khổng lồ

Một phần của vấn đề là vì các nhà khoa học chưa bao giờ biết rõ thực sự điều gì đang xảy ra trên mặt trời. Chúng ta chỉ biết mỗi việc là mặt trời sưởi ấm cho Trái đất bằng phản ứng nhiệt hạch. Nhưng quy mô của vật chất và các lực tương tác trên mặt trời như thế nào thì vẫn là dấu hỏi, bởi nó không thể được mô phỏng trong các phòng thí nghiệm trên Trái đất.

Con người cũng chưa thể tới gần mặt trời để có thêm thông tin. Câu trả lời hợp lý nhất tới ngày nay cho vấn đề trên, chính là bởi mặt trời là một thỏi nam châm khổng lồ ở dạng khí.

Ai cũng biết trái đất thực chất là một thỏi nam châm với 2 cực. Tuy nhiên địa cầu chúng ta là một hành tinh tương đối “đặc”, khác với mặt trời - một khối cầu khí khổng lồ. Do đó trong lúc quay quanh trục, các cực và xích đạo của mặt trời quay ở các vận tốc khác nhau. Đồng thời, vật chất trong mặt trời được nung nóng ở nhiệt độ khủng khiếp luôn nổi lên và chìm xuống liên tục.

Plasma được xem là dạng vật chất thứ 4 sau rắn, lỏng và khí. Ảnh: Sciencenews.

Kết quả là lớp plasma chuyển động vuông góc đã tạo ra một loại hiệu ứng tương tự như máy gia tốc, bắn các hạt ra khỏi mặt trời với vận tốc cực lớn. Các luồng hạt điện tích được giải phóng này được gọi là gió mặt trời. Ngoài ra cũng có thể tồn tại một dạng gió siêu nhỏ mà chúng ta chưa quan sát được, có nhiệt độ lên tới hàng chục triệu độ C.

Tất cả những yếu tố này được cho là tạo nên nhiệt độ khủng khiếp ở vành nhật hoa. Suy cho cùng, nhiệt độ và vận tốc có liên hệ mật thiết với nhau. Cho dù là sóng hay từ trường thì chúng ta cũng biết chắc rằng vật chất ở vành nhật hoa chuyển động cực nhanh. Một loại "buồm" đặc biệt khai thác được sức mạnh này có thể giúp những tàu không gian của người ngoài hành tinh di chuyển với tốc độ kinh ngạc.

Chúng ta hiện có rất nhiều vệ tinh đang theo dõi mặt trời, một trong số đó là tàu thăm dò Parker được phóng trong năm nay sẽ tiếp tục quan sát ngôi sao này tới năm 2025. Các nhà khoa học hi vọng rằng bằng các công nghệ tối tân nhất, giới quan sát có thể có được các hình ảnh với khoảng cách gần mặt trời nhất từ trước tới nay. Đó có thể sẽ mở ra lời giải cho bí ẩn gây đau đầu bấy lâu.

Đại Việt