Gracias a una conjunción afortunada de dos satélites, una serie de cámaras terrestres de todo el cielo y algunas auroras boreales espectaculares, los investigadores han descubierto evidencia de un papel inesperado que tienen los electrones en la creación de las auroras danzantes. Aunque los humanos han estado viendoauroras durante miles de años, solo recientemente hemos comenzado a comprender qué las causa.
En este estudio, publicado en el Revista de Investigación Geofísica , los científicos compararon videos terrestres de auroras pulsantes, un cierto tipo de auroras que aparecen como manchas de brillo que parpadean regularmente, con mediciones satelitales de los números y las energías de los electrones que llueven hacia la superficie desde el interior de la Tierraburbuja magnética, la magnetosfera. El equipo encontró algo inesperado: una caída en la cantidad de electrones de baja energía, que durante mucho tiempo se pensó que tenía poco o ningún efecto, corresponde con cambios especialmente rápidos en la forma y estructura de las auroras pulsantes.
"Sin la combinación de mediciones terrestres y satelitales, no habríamos podido confirmar que estos eventos están conectados", dijo Marilia Samara, física espacial en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y autora principal delestudiar.
Las auroras pulsantes se llaman así porque sus características cambian y se iluminan en parches distintos, en lugar de arcos alargados en el cielo como las auroras activas. Sin embargo, su apariencia no es la única diferencia. Aunque todas las auroras son causadas por partículas energéticas--típicamente electrones: acelerando hacia la atmósfera de la Tierra y colisionando brillantemente con los átomos y las moléculas en el aire, la fuente de estos electrones es diferente para las auroras pulsantes y las auroras activas.
Las auroras activas suceden cuando una densa ola de material solar, como una corriente de viento solar de alta velocidad o una gran nube que explotó del sol llamada eyección de masa coronal, golpea el campo magnético de la Tierra, haciendo que vibre.Este traqueteo libera electrones que han quedado atrapados en la cola de ese campo magnético, que se extiende lejos del Sol. Una vez liberados, estos electrones corren hacia los polos y luego interactúan con partículas en la atmósfera superior de la Tierra para crear luces brillantes queestirarse a través del cielo en largas cuerdas.
Por otro lado, los electrones que desencadenan auroras pulsantes se envían girando a la superficie por movimientos de onda complicados en la magnetosfera. Estos movimientos de onda pueden ocurrir en cualquier momento, no solo cuando una onda de material solar hace vibrar el campo magnético.
"Los hemisferios están conectados magnéticamente, lo que significa que cada vez que hay auroras pulsantes cerca del polo norte, también hay auroras pulsantes cerca del polo sur", dijo Robert Michell, físico espacial de la NASA Goddard y uno de los autores del estudio."Los electrones están constantemente haciendo ping de un lado a otro a lo largo de esta línea de campo magnético durante un evento de aurora".
Los electrones que viajan entre los hemisferios no son los electrones originales de mayor energía que se disparan desde la magnetosfera. En cambio, estos son los llamados electrones secundarios de baja energía, lo que significa que son partículas más lentas que han sido expulsadas en todas las direccionessolo después de una colisión del primer conjunto de electrones de mayor energía. Cuando esto sucede, algunos de los electrones secundarios se disparan hacia arriba a lo largo de la línea del campo magnético, acercándose al hemisferio opuesto.
Al estudiar sus videos de auroras pulsantes, los investigadores descubrieron que el cambio más distintivo en la estructura y la forma de la aurora ocurrió durante los momentos en que muchos menos electrones secundarios se disparaban a lo largo de las líneas de campo magnético hemisférico
"Resulta que los electrones secundarios podrían ser una gran pieza del rompecabezas de cómo, por qué y cuándo la energía que crea las auroras se transfiere a la atmósfera superior", dijo Samara.
Sin embargo, la mayoría de las simulaciones actuales de cómo la aurora se forma no tiene en cuenta los electrones secundarios. Esto se debe a que la energía de las partículas individuales es mucho más baja que la de los electrones que provienen directamente de la magnetosfera, lo que lleva a muchos a asumir que su contribuciónpara las brillantes luces del norte es insignificante. Sin embargo, su efecto acumulativo es probablemente mucho mayor.
"Necesitamos observaciones específicas para descubrir exactamente cómo incorporar estos electrones secundarios de baja energía en nuestros modelos", dijo Samara. "Pero parece claro que pueden terminar jugando un papel más importante de lo que se pensaba".
Las mediciones del número y las energías de los electrones fueron realizadas por dos satélites que pasaban por encima durante estos eventos de auroras pulsantes: Reimei, un satélite JAXA encargado de estudiar auroras, y un satélite del Programa de Satélites Meteorológicos de Defensa del Departamento de Defensa de los EE. UU.Las cámaras terrestres basadas en el cielo, utilizadas para estudiar auroras y meteoros, se operan en el campo de investigación de Poker Flat en Fairbanks, Alaska, y en la instalación de radar de la Asociación Científica Europea de Incoherencia Scatter en Tromsø, Noruega.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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