Khám Phá Bí Ẩn Của Bức Tường Lửa Tại Rìa Hệ Mặt Trời

Bức tường lửa tại vùng heliopause của Hệ Mặt trời có nhiệt độ đáng kinh ngạc từ 30.000 đến 50.000 độ C, một phát hiện được ghi nhận qua hai tàu Voyager của NASA.

Heliopause, vùng biên giới nơi gió Mặt trời dừng lại và không gian liên sao bắt đầu, được nhiều người gọi là “Bức tường lửa”. Mặc dù tên gọi này không hoàn toàn chính xác về mặt khoa học, nó thể hiện một khám phá quan trọng trong nghiên cứu không gian, nhờ vào các tàu Voyager.

Hình ảnh mô phỏng hai tàu Voyager 1 và Voyager 2 đang hoạt động trong không gian. (Ảnh: NASA/JPL-Caltech).

Hai tàu Voyager 1 và Voyager 2 của NASA đã được phóng lên không gian vào năm 1977, và điều đặc biệt là Voyager 2 vẫn đang hoạt động, trong khi Voyager 1 đã ngừng liên lạc trong một thời gian ngắn, vẫn còn hy vọng có thể khôi phục.

Mặc dù tên gọi Bức tường lửa không hoàn toàn chính xác, các tàu Voyager đã ghi nhận mức nhiệt lên đến 30.000 – 50.000 độ C trong quá trình băng qua vùng heliopause, khiến cho nhiệt độ của các đám cháy trên Trái đất trở nên “mát mẻ” hơn rất nhiều.

Đương nhiên, tại vùng này không có lửa theo cách hiểu thông thường, tức là sự cháy do phản ứng với oxy. Vùng heliopause chứa plasma nóng, tương tự như Mặt trời. Tuy nhiên, quá trình di chuyển qua heliopause không giống như việc tiếp xúc với Mặt trời. Điều này có được là bởi mật độ vật chất trong không gian ngoài giới hạn của gió Mặt trời rất thấp.

Để hiểu vì sao Bức tường lửa lại nóng như vậy mặc dù cách xa Mặt trời, trước tiên cần nắm rõ về tính chất nhiệt. Nhiệt độ thực chất là thước đo tốc độ chuyển động của các nguyên tử và phân tử. Để tạo ra chuyển động nhanh chóng, cần có năng lượng. Khi tốc độ chuyển động tăng, các phân tử sẽ có khả năng va chạm với các vật thể khác và truyền năng lượng. Ví dụ, khi đưa tay vào một luồng khí nóng, các phân tử ở đó sẽ va chạm với tay bạn và làm nó nóng lên.

Với số lượng phân tử ít ỏi, việc cần năng lượng để thúc đẩy chúng chuyển động nhanh hơn sẽ giảm đi, nhưng khả năng va chạm với vật thể lớn cũng sẽ nhỏ hơn. Nếu các va chạm không xảy ra, năng lượng không thể được truyền đi và vật thể mới sẽ vẫn giữ được nhiệt độ mát mẻ.

Điều này xảy ra với hai tàu Voyager và các tàu vũ trụ có kế hoạch rời khỏi Hệ Mặt trời trong tương lai. Heliopause dù có thể màng dày hơn không gian hai bên, tạo điều kiện cho tên gọi “bức tường”, nhưng vẫn gần như là một vùng chân không. Ngay cả khi có ít phân tử với nhiệt độ cao đang chuyển động nhanh, chúng cũng không thể làm nóng được các tàu Voyager nặng hơn 700kg mỗi chiếc.

Tại sao lại có những nguyên tử và phân tử này lại nóng như vậy khi cách xa Mặt trời? Trước đây, các nhà khoa học đã đưa ra dự đoán rằng heliopause sẽ rất nóng, nhưng thực tế, các kết quả đo đạc của tàu Voyager cho thấy nhiệt độ cao hơn nhiều so với những gì mà họ từng ước lượng – chỉ khoảng một nửa.

Nhiệt độ cao đặc biệt đó có thể được giải thích bởi quá trình nén plasma khi gió Mặt trời gặp không gian liên sao hay sự tái kết nối từ tính. Sự tái kết nối từ tính xảy ra trong plasma dẫn điện khi cấu trúc từ trường thay đổi, dẫn đến sự chuyển đổi năng lượng từ tính thành sóng di chuyển nhanh, nhiệt năng và gia tốc cho các hạt. Các nhà khoa học đã từng quan sát hiện tượng tái kết nối từ tính ở những nơi mà từ trường quanh Trái đất và các hành tinh khác tiếp xúc với gió Mặt trời.