Ảnh: NASA

Một nhóm nghiên cứu quốc tế đã phát hiện hiện tượng đảo chiều có quy luật của từ trường bên trong môi trường plasma nhiễu loạn quanh Mặt Trời. Khám phá được thực hiện thông qua dữ liệu quan sát từ tàu thăm dò Mặt Trời Parker (Parker Solar Probe) của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA), giúp hé lộ những đặc điểm chưa từng được ghi nhận về sự vận động của từ trường trong không gian.

Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters, hiện tượng đảo chiều từ trường diễn ra ở những quy mô khác nhau và có mối liên hệ với sự thay đổi trong cách plasma vận động.

Plasma là trạng thái vật chất gồm các hạt mang điện, phổ biến trong không gian vũ trụ. Khác với không khí và nước trên Trái Đất, các hạt plasma tương tác mạnh với điện trường và từ trường, trong khi rất ít va chạm trực tiếp với nhau. Điều này khiến sự nhiễu loạn trong plasma có những đặc điểm phức tạp, gây khó khăn cho việc nghiên cứu và mô phỏng.

Bằng cách phân tích các phép đo có độ chính xác cao về từ trường và các hạt do tàu Parker thu thập, nhóm nghiên cứu nhận thấy hướng quay của từ trường thay đổi theo quy mô. Ở quy mô lớn, từ trường có xu hướng quay ngược chiều kim đồng hồ theo hướng đi ra từ Mặt Trời. Tuy nhiên, ở quy mô nhỏ hơn, hướng quay chủ đạo chuyển sang thuận chiều kim đồng hồ.

Sự đảo chiều này xuất hiện tại ranh giới mà plasma chuyển từ trạng thái vận động tập thể giống chất lưu sang trạng thái chịu ảnh hưởng rõ rệt hơn của động lực học từng hạt riêng lẻ.

Đáng chú ý, khi gió Mặt Trời di chuyển xa dần Mặt Trời, hiện tượng đảo chiều trở nên rõ rệt hơn và xuất hiện ở những quy mô lớn hơn. Theo các nhà khoa học, mối liên hệ này cho thấy sự thay đổi hướng quay của từ trường có thể là dấu hiệu quan trọng giúp nhận biết quá trình chuyển tiếp giữa các chế độ vận động khác nhau của plasma.

Tiến sĩ Masatomi Iizawa, thuộc Đại học Kỹ thuật Braunschweig (Đức) và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết nhóm đã nhận diện được một cấu trúc rõ ràng trong dữ liệu, dù bản thân môi trường plasma được đặc trưng bởi những chuyển động nhiễu loạn phức tạp.

Phát hiện này có ý nghĩa đối với nghiên cứu vật lý plasma và vật lý thiên văn, bởi hiện tượng nhiễu loạn plasma xuất hiện trong nhiều môi trường vũ trụ, từ gió Mặt Trời, từ quyển Trái Đất đến các khu vực chịu ảnh hưởng của những vụ phun trào vật chất từ Mặt Trời.

Đặc biệt, nhiễu loạn plasma có liên quan đến quá trình hình thành và lan truyền các sóng xung kích, cũng như những đám mây vật chất mang từ tính trong không gian liên hành tinh. Đây đều là những yếu tố có thể tác động đến môi trường không gian quanh Trái Đất và góp phần gây ra bão địa từ.

Theo nhóm nghiên cứu, việc nhận diện được quy luật đảo chiều từ trường sẽ cung cấp thêm cơ sở để tìm hiểu cách năng lượng vận động và phân bố trong plasma nhiễu loạn. Về lâu dài, kết quả này có thể giúp cải thiện các mô hình vật lý mô phỏng gió Mặt Trời, đồng thời hỗ trợ nghiên cứu và dự báo thời tiết không gian.