Nhiệm vụ Solar Orbiter của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đã đạt được một bước đột phá quan trọng trong việc phân loại các dòng electron năng lượng cao, mang lại những hiểu biết sâu sắc về thời tiết không gian. Phát hiện này hứa hẹn sẽ thay đổi cách các nhà khoa học dự đoán và giảm thiểu rủi ro từ hoạt động của Mặt Trời.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã biết Mặt Trời là một cỗ máy gia tốc hạt mạnh mẽ, nhưng nguồn gốc và cơ chế tăng tốc của các Electron Năng Lượng Mặt Trời (SEE) vẫn còn là một bí ẩn. Sứ mệnh Solar Orbiter, một dự án hợp tác giữa ESA và NASA, đã quan sát hơn 300 đợt bùng phát SEE từ tháng 11 năm 2020 đến tháng 12 năm 2022. Dữ liệu thu thập được ở cự ly gần Mặt Trời hơn bất kỳ nhiệm vụ nào trước đây, cho phép các nhà nghiên cứu lần theo dấu vết của electron về hai hiện tượng Mặt Trời riêng biệt: các cơn bùng phát năng lượng mặt trời (solar flares) và các vụ phun trào khối lượng vành nhật hoa (CMEs) diễn ra dần dần.
Các cơn bùng phát năng lượng mặt trời tạo ra các dòng electron năng lượng cao nhanh chóng và dữ dội. Ngược lại, CMEs là những vụ phun trào lớn của plasma và từ trường, dẫn đến việc giải phóng các hạt năng lượng một cách từ từ hơn. Các thiết bị trên Solar Orbiter cho phép các nhà khoa học theo dõi các hạt electron ngay từ giai đoạn đầu tiên gần bề mặt Mặt Trời, cung cấp một môi trường đo lường 'nguyên sơ'. Sự gần gũi này cho phép xác định chính xác thời điểm và địa điểm các electron này bắt nguồn, điều mà các nhiệm vụ trước đây chưa thực hiện được.
Nhiệm vụ cũng làm sáng tỏ các khoảng thời gian trễ quan sát được giữa các sự kiện Mặt Trời và việc phát hiện ra các electron năng lượng. Những khoảng thời gian trễ này, đôi khi kéo dài hàng giờ, giờ đây được hiểu là không chỉ do sự giải phóng electron bị trì hoãn mà còn do hành trình phức tạp mà electron thực hiện qua gió Mặt Trời hỗn loạn. Gió Mặt Trời, một dòng chảy liên tục của các hạt tích điện, mang theo từ trường của Mặt Trời và khiến các electron bị tán xạ và lệch hướng, làm phức tạp việc phát hiện và thời gian đến của chúng. Chiến lược quan sát đa thiết bị và đa khoảng cách của Solar Orbiter giúp phân tách hiệu quả đặc điểm nguồn gốc khỏi các hiệu ứng vận chuyển.
Nghiên cứu này có ý nghĩa sâu sắc đối với việc dự báo thời tiết không gian, đặc biệt là đối với các đợt tăng đột biến hạt liên quan đến CME, vốn có tiềm năng gây hại cho vệ tinh và bức xạ nguy hiểm cho các phi hành gia. Các phát hiện này, được tổng hợp trong danh mục CoSEE-Cat có sẵn công khai, là kết quả của sự hợp tác rộng rãi giữa các nhóm nghiên cứu châu Âu và Hoa Kỳ. Các nhiệm vụ tương lai của ESA như Vigil, dự kiến phóng vào năm 2031, sẽ bổ sung cho công việc của Solar Orbiter bằng cách cung cấp các quan sát liên tục từ bên cạnh Mặt Trời. Vigil đặt mục tiêu phát hiện sớm các vụ phun trào Mặt Trời nguy hiểm, cho phép các hệ thống cảnh báo thời tiết không gian mạnh mẽ hơn nữa.
Những nhiệm vụ này cùng nhau tạo thành một cách tiếp cận tích hợp để giám sát môi trường Mặt Trời-Trái Đất, nâng cao hiểu biết của chúng ta về các cơn bão Mặt Trời và các sự kiện hạt năng lượng. Khi sự phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng không gian ngày càng tăng, việc dự báo chính xác các hiện tượng này là rất quan trọng để bảo vệ công nghệ, mạng lưới liên lạc và hoạt động khám phá không gian của con người. Những tiết lộ của Solar Orbiter đánh dấu một bước nhảy vọt trong vật lý Mặt Trời, chứng minh giá trị to lớn của các quan sát cận cảnh Mặt Trời trong việc giải mã ảnh hưởng phức tạp của Mặt Trời đối với hệ Mặt Trời.