Các nhà nghiên cứu sẽ sử dụng các camera được lắp đặt trên hai máy bay nghiên cứu WB-57 của NASA để thực hiện các quan sát chuyển động có độ phân giải cao của corona mặt trời - các luồng khí thanh tao trong khí quyển ngoài cùng của mặt trời chỉ có thể nhìn thấy khi nhật thực.
Trong khi các nhà quan sát trên mặt đất sẽ trải nghiệm tổng cộng tới hai phút rưỡi (khi mặt trăng che khuất hoàn toàn mặt trời), nhóm nghiên cứu do NASA tài trợ bởi Amir Caspi, nhà vật lý thiên văn mặt trời tại Viện nghiên cứu Tây Nam ở Boulder, Colorado, sẽ sử dụng các máy bay phản lực để kéo dài thời gian toàn bộ đến hơn 7 phút, cho phép quan sát chưa từng thấy về corona mặt trời.
Ngay cả khi là hành khách trên các máy bay phản lực của NASA cũng cần được đào tạo đặc biệt, vì vậy các nhà vật lý thiên văn sẽ không được bay cùng các thiết bị. Tuy nhiên, họ sẽ theo dõi thí nghiệm của mình thông qua nguồn cấp dữ liệu vệ tinh trực tiếp cho các hình ảnh khi các máy bay phản lực đuổi theo bóng của mặt trăng trên Missouri, Illinois và Tennessee ở độ cao của nhật thực toàn phần. Nguồn cấp dữ liệu trực tiếp cũng sẽ được cung cấp cho công chúng trực tuyến.
Bóng của mặt trăng di chuyển quá nhanh để thậm chí các máy bay phản lực không theo kịp, vì vậy các phi công sẽ bay theo đội hình được tính toán cẩn thận, sẽ tối đa hóa thời gian của toàn bộ, với phản lực thứ hai nhặt được cuộc rượt đuổi chỉ vài giây trước khi bay hết lần đầu tiên kết thúc, theo các nhà nghiên cứu.
"Mặc dù chúng cách nhau 100 km và bay với tốc độ khoảng 750 km một giờ, nhưng chúng sẽ phải có thời gian bay đủ tốt để ở trong khoảng 10 giây so với vị trí cần thiết", Caspi nói với Live Science.
Nóng hơn mặt trời
Những hình ảnh có độ phân giải cao được chụp bởi các máy bay phản lực trong nhật thực sẽ giúp các nhà nghiên cứu có cái nhìn chuyển động độc đáo về corona của mặt trời. Họ hy vọng nó sẽ làm sáng tỏ bí ẩn chính của corona: Tại sao nó nóng hơn nhiều so với bề mặt của mặt trời?
"Các corona mặt trời ở nhiệt độ hàng triệu độ, và bề mặt có thể nhìn thấy của mặt trời - không gian quang ảnh - chỉ vài nghìn độ," Caspi nói. "Kiểu đảo ngược nhiệt độ này là không bình thường. Nếu nhiệt động lực học hoạt động theo nghĩa cổ điển mà chúng ta đã quen, thì bạn sẽ không bị loại đảo ngược này và nhiệt độ sẽ giảm khi bạn lên cao hơn."
Caspi và các đồng nghiệp hy vọng các quan sát của họ sẽ tiết lộ các đặc điểm động rất tốt trong corona mặt trời, có lẽ ở dạng gợn sóng hoặc sóng, có thể tiết lộ các quá trình trong từ trường của mặt trời được cho là giữ cho corona mỏng hơn nhiều so với mặt trời bề mặt.
Mục đích chính thứ hai là tìm kiếm một lời giải thích cho các cấu trúc lớn có thể nhìn thấy trong corona, Caspi nói.
"Khi bạn nhìn vào corona, bạn sẽ thấy những vòng lặp, vòng cung, quạt và bộ truyền phát có cấu trúc rất tốt", ông nói. "Vấn đề là, chúng rất mượt mà và được tổ chức tốt, và nó trông giống như một mái tóc mới chải."
Nhưng các từ trường hình thành corona bắt nguồn từ bề mặt rất hỗn loạn của mặt trời, dự kiến sẽ xoắn các cấu trúc mịn của corona thành một tấm thảm rối, Caspi nói.
Nhưng, "tất cả các cấu trúc này vẫn ổn định và được tổ chức rất tốt, và do đó, corona liên tục giải phóng một chút phức tạp để giữ cho nó được tổ chức tốt," ông nói, "và chúng tôi cũng không hiểu quá trình đó xảy ra như thế nào. "
Tầm nhìn cao
Caspi giải thích rằng việc quan sát nhật thực từ độ cao 50.000 feet (15.200 m) có nhiều lợi thế hơn so với quan sát từ mặt đất.
Các máy bay phản lực của NASA sẽ bay tốt trên bất kỳ đám mây nào và hầu hết bầu khí quyển bao phủ trái đất, đảm bảo thời tiết hoàn hảo vào thời điểm trong năm khi những người quan sát nhật thực trên mặt đất có thể mong đợi khoảng 50% mây che phủ, ông nói.
Bầu khí quyển mỏng và vị trí của mặt trời và mặt trăng gần như trực tiếp trên đầu sẽ giảm sự biến dạng đến mức tối thiểu, điều này sẽ cho phép các kính viễn vọng và máy ảnh trên máy bay ghi lại các chi tiết rất tốt trong cấu trúc của corona của mặt trời, ông nói.
"Về cơ bản, chúng tôi có được sự nhạy cảm tốt hơn trong mọi khía cạnh", Caspi nói. "Chúng tôi có chất lượng hình ảnh tốt hơn, chúng tôi có thời gian quan sát lâu hơn, chúng tôi nhận được ít ánh sáng tán xạ hơn - vì vậy chúng tôi có độ nhạy cao hơn đối với tất cả những điều mà chúng tôi đang cố gắng xem xét theo nhiều cách khác nhau."
Các máy bay phản lực nghiên cứu WB-57 của NASA bắt đầu từ những năm 1960 với tư cách máy bay ném bom B-57 Canberra. Các máy bay sau đó đã được Không quân Hoa Kỳ điều chỉnh để theo dõi thời tiết và được sử dụng để thu thập các mẫu không khí có khí quyển cao sau khi nghi ngờ thử hạt nhân, theo NASA.
Các máy bay phản lực đã được xây dựng lại và trang bị thêm một bộ dụng cụ và cảm biến tinh vi, bao gồm các camera có độ phân giải cao ổn định ở mũi máy bay có thể ghi lại ánh sáng nhìn thấy và ánh sáng có thể nhìn thấy ở 30 khung hình mỗi giây.
Caspi cho biết hệ thống camera được NASA phát triển để theo dõi các tàu con thoi trong quá trình quay trở lại bầu khí quyển, như một biện pháp phòng ngừa trước thảm họa tàu con thoi Colombia vào năm 1986.
Nhật thực toàn phần vào ngày 21 tháng 8 sẽ là lần đầu tiên các máy bay phản lực của NASA và máy ảnh của nó được sử dụng cho thiên văn học, Caspi nói.
"Vì vậy, ngoài việc chỉ là một phần thực sự tuyệt vời của khoa học, chúng tôi hy vọng rằng thí nghiệm này sẽ cho thấy hiệu suất và tiềm năng của nền tảng này cho các quan sát thiên văn trong tương lai," ông nói thêm.
Ngôi sao gần nhất
Caspi cho biết những quan sát sắp tới có khả năng làm sáng tỏ một số bí ẩn còn sót lại về ngôi sao gần nhất của chúng ta và giúp các nhà vật lý thiên văn hiểu rõ hơn về cách hệ mặt trời của chúng ta hình thành. Nghiên cứu thậm chí có thể cung cấp cho các nhà khoa học cái nhìn thoáng qua về cách các hệ thống hành tinh khác hình thành xung quanh các ngôi sao xa xôi.
"Sự tiến hóa của hệ mặt trời một phần được thúc đẩy bởi những cơn gió phát ra từ ngôi sao này và chúng thổi rất nhiều bụi ra khỏi hệ mặt trời bên trong, và đó là một trong những lý do khiến các hành tinh đá hình thành gần nhau và những người khổng lồ khí có xu hướng hình thành xa hơn, "Caspi nói.
Các chuyến bay nhật thực cũng sẽ tạo cơ hội hiếm có cho các nhà nghiên cứu quan sát hành tinh Sao Thủy bằng kính viễn vọng và máy ảnh trên máy bay phản lực, Caspi nói. Họ cũng sẽ có cơ hội tìm kiếm các tiểu hành tinh Vulcanoid khó nắm bắt được cho là tồn tại giữa Sao Thủy và mặt trời.
Caspi giải thích rằng các máy ảnh phản lực sẽ nhằm mục đích quan sát hành tinh trong cùng của hệ mặt trời của chúng ta, sẽ xuất hiện trên bầu trời tối trong nhật thực, trong khoảng nửa giờ trước và nửa giờ sau khi toàn bộ.
Hình ảnh độ phân giải cao của Sao Thủy được chụp dưới ánh sáng hồng ngoại sẽ cho phép các nhà khoa học hành tinh nghiên cứu bề mặt hành tinh xung quanh điểm kết thúc bình minh, nơi đêm lạnh cóng của Sao Thủy nhường chỗ cho ngày nóng như thiêu đốt của nó, để tìm hiểu thêm về vật liệu tạo nên bề mặt.
"Mặt ban ngày của Sao Thủy nóng rang ở 750 độ F (400 độ C) và mặt ban đêm lạnh cóng ở âm 250 độ F (âm 156 độ C), nhưng chúng ta không biết là bao lâu phải đi từ nóng đến lạnh. "
Bằng cách sử dụng ánh sáng hồng ngoại, các nhà khoa học sẽ có thể đo các tính chất của đất trên hành tinh, không chỉ ở bề mặt, mà thậm chí là vài cm dưới bề mặt, có thể giúp các nhà nghiên cứu tìm ra nó được tạo ra từ đâu và dày đặc như thế nào , ông nói thêm.
"Những quan sát này là lần đầu tiên của loại mà chúng ta biết, để cố gắng tạo ra một bản đồ nhiệt hồng ngoại của Sao Thủy," Caspi nói.
