Estructuras aurorales pueden ser causadas por electrones reflejados

La aurora boreal es un fenómeno natural conocido por sus luces coloridas y cortas, formadas cuando partículas cargadas del Sol son dirigidas por el campo magnético de la Tierra hacia la atmósfera superior. Estas partículas chocan con átomos y moléculas, generando patrones luminosos distintos. A pesar de que el mecanismo que genera la aurora es bien comprendido, algunas características en pequeña escala aún desafían a los científicos.

Para investigar estas estructuras aurorales, los investigadores N. Brindley y D. Whiter utilizaron datos ópticos de alta resolución y un modelo matemático simple. Ellos descubrieron que ciertas estructuras aurorales finas pueden ser resultantes de electrones que se reflejan en ondas de plasma de baja frecuencia, conocidas como ondas de Alfvén, por encima de la ionosfera ^1,2,3.

El estudio de las auroras ofrece tanto desafíos como oportunidades para entender plasmas y campos electromagnéticos. La movilización de las auroras permite estimar campos eléctricos. Satélites en órbita terrestre ya mapearon potenciales eléctricos en forma de U por encima de los arcos aurorales, pero estas observaciones son limitadas, ya que los satélites pasan rápidamente sobre las regiones de interés. Para entender las fluctuaciones en pequeña escala, los investigadores utilizaron emisiones de oxígeno y nitrógeno en el espectro óptico y cercano al infrarrojo, medidas por el instrumento Auroral Structure and Kinetics (ASK) en Svalbard, Noruega. El instrumento proporcionó datos espaciales y temporales sobre la evolución de los campos eléctricos a lo largo de un período de 25 segundos, tiempo suficiente para capturar comportamientos generalmente perdidos en estudios basados en satélites ^2,3.

Los investigadores utilizaron dos enfoques para mapear los campos eléctricos, uno de ellos asumiendo la presencia de un potencial en forma de U. Los resultados fueron, en gran parte, consistentes, y las discrepancias entre los dos enfoques pueden ser explicadas por electrones acelerados al reflejarse en ondas de Alfvén por encima de la ionosfera ^1,2,3.

El método de observación óptica con alta resolución espacial y temporal ofrece una nueva perspectiva para entender la aurora en pequeñas escalas, así como otros fenómenos de clima espacial ³.