Sinh viên Australia tạo đột phá về phát hiện vũ trụ

Giới khoa học từ lâu cho rằng sự tương tác giữa từ trường Trái Đất và năng lượng Mặt Trời sẽ tạo ra các ống plasma khổng lồ trên bầu trời. Chúng có thể tác động tới những quan sát thiên văn học, ảnh hưởng tới hệ thống định vị quân sự và dân sự.

Cấu trúc hình ống plasma trong tầng điện li của Trái Đất. Ảnh: CAASTRO/Mats Bjorkland

Cleo Loi, sinh viên 23 tuổi trường Đại học Sydney, Australia, đã sử dụng kính thiên văn vô tuyến Murchison Widefield Array (MWA) đặt tại sa mạc phía tây Australia để xác định vị trí của các ống plasma trong khí quyển. Đây là lần đầu tiên chúng ta quan sát trực tiếp và xác định hình dạng của chúng. Kết quả nghiên cứu được đăng trên tạp chí Geophysical Research Letters.

MWA là mạng lưới gồm 128 ăng ten, bao phủ trên diện tích 7 km2. Loi chia hệ thống này thành hai phần, nửa phía tây giống như con mắt bên phải và nửa phía đông giống như con mắt bên trái. Tương tự như cách con người sử dụng thị giác, cô sử dụng phép đạc tam giác xây dựng bản đồ ba chiều về hình ảnh của các ống plasma.

"Cleo Loi đã thuyết phục được phần còn lại của giới khoa học. Mặc dù cô chỉ là sinh viên chưa tốt nghiệp và không có kiến thức nền trước đây về vấn đề này, nhưng đây là một thành tích gây ấn tượng", Tara Murphy, quản lý sinh viên đại học Sydney nói.

Hệ thống ăng ten của kính thiên văn vô tuyến MWA. Ảnh: SMH 

Tầng điện li bao gồm phần lớn những nguyên tử oxy bị ion hóa. Tại đây, hạt photon có nguồn gốc từ ánh sáng Mặt Trời làm bật các electron nguyên tử, tạo ra trạng thái plasma của hạt mang điện tích. Plasma tương tác với từ trường của Trái Đất tạo ra đường ống plasma trên bầu trời. Ngoài ra, electron tự do trong tầng điện li cũng gây trở ngại tới quá trình quan sát thiên văn học và có khả năng ảnh hưởng đến hệ thống định vị vệ tinh.

"Trong hơn 60 năm, giới khoa học tin rằng cấu trúc này tồn tại. Bằng những hình ảnh đầu tiên, chúng tôi cung cấp bằng chứng trực quan rằng, nó đang thực sự ở đó", Loi nói.

Nhiều tín hiệu điện từ yếu truyền qua khoảng cách hàng triệu, hàng tỉ năm ánh sáng để tới Hệ Mặt Trời, và chúng phải đi qua bầu khí quyển của Trái Đất trước khi kính thiên văn vô tuyến ghi lại. Vì vậy, việc hiểu được cấu trúc của các ống plasma có vai trò rất quan trọng trong việc nghiên cứu thực thể thiên văn (chuẩn tinh, thiên hà, lỗ đen) bằng kính thiên văn vô tuyến.