Khám Phá Nhiệt Độ Tại Heliopause: Bức Tường Lửa Của Vũ Trụ

Heliopause, khu vực trên rìa Hệ Mặt trời, đã thu hút sự chú ý của giới khoa học với mức nhiệt cực cao, đạt từ 30.000 đến 50.000 độ C, thông qua các phép đo của tàu Voyager từ NASA.

Nằm ở nơi gió Mặt trời yếu dần và không gian liên sao bắt đầu, heliopause thường được gọi là “Bức tường lửa”. Dù tên gọi này không hoàn toàn chính xác về mặt kỹ thuật, nó thể hiện một phát hiện thú vị và là một trong những thành tựu nổi bật của các tàu Voyager.

Mô phỏng hai tàu Voyager 1 và Voyager 2 bay trong không gian. (Ảnh: NASA/JPL-Caltech).

Tàu Voyager 1 và Voyager 2, được phóng vào năm 1977, đã có những khám phá đáng kể. Hiện tại, Voyager 2 vẫn đang hoạt động, còn Voyager 1 đã ngừng liên lạc trong thời gian ngắn, nhưng vẫn có hy vọng khôi phục kết nối.

Tên gọi Bức tường lửa không phải là không có cơ sở. Mức nhiệt được đo tại heliopause khiến cho những đám cháy trên Trái đất trở nên nhẹ nhàng hơn khi so sánh.

Dĩ nhiên, nơi đây không có lửa theo cách hiểu thông thường. Vùng này chủ yếu chứa plasma nóng, tương tự như chất liệu của Mặt trời. Tuy nhiên, việc vượt qua heliopause không giống như tiếp cận Mặt trời. Khả năng khiến tàu Voyager bị bốc hơi là rất thấp do mật độ vật chất ở ngoài hệ gió Mặt trời vô cùng thấp.

Để hiểu tại sao Bức tường lửa lại nóng như vậy, dù ở xa Mặt trời, chúng ta cần tìm hiểu khái niệm về nhiệt. Nhiệt độ là thước đo tốc độ của sự chuyển động của các nguyên tử và phân tử. Cần có một lượng năng lượng để thúc đẩy những chuyển động này. Khi tốc độ gia tăng, năng lượng được truyền từ cơ thể này sang cơ thể khác qua va chạm. Nếu đưa tay vào một luồng khí nóng, tay bạn sẽ cảm nhận được sức nóng do các phân tử va chạm.

Càng ít phân tử có mặt, thì càng cần ít năng lượng để gây ra chuyển động nhanh, nhưng khả năng xảy ra va chạm với vật thể lại càng thấp. Nếu không có va chạm, năng lượng không thể được truyền và vật thể mới xâm nhập sẽ giữ nguyên được sự mát mẻ.

Đó chính là tình huống mà hai tàu Voyager, cùng với các tàu vũ trụ rời khỏi Hệ Mặt trời, sẽ phải đối mặt. Heliopause có thể tạo ra một bức tường dày hơn so với không gian xung quanh, nhưng vẫn chỉ là một vùng gần như chân không. Mặc dù các phân tử tại đó chuyển động với nhiệt độ cao, chúng cũng không đủ để làm nóng một vật thể lớn như hai tàu Voyager, với mỗi tàu nặng hơn 700kg.

Nhưng điều gì đã tạo nên nhiệt độ cao như vậy trong khu vực này? Trước đó, các nhà khoa học đã dự đoán rằng heliopause sẽ nóng hơn nhiều, nhưng những ước tính trước đây chỉ đạt được một nửa so với số liệu thực tế mà tàu Voyager thu thập được. Điều này càng cho thấy vai trò quan trọng của tàu Voyager trong việc khám phá vũ trụ.

Nhiệt độ cao đặc biệt này được cho là do sự nén plasma khi gió Mặt trời gặp không gian liên sao và hiện tượng tái kết nối từ tính. Tái kết nối từ tính xảy ra trong plasma dẫn điện khi sự thay đổi trong cấu trúc từ trường chuyển đổi năng lượng từ tính thành sóng, nhiệt và gia tốc các hạt. Khoa học đã ghi nhận sự tái kết nối trong các plasma khi gió Mặt trời tương tác với từ trường quanh Trái đất và các hành tinh khác.