Los científicos explican misterioso, celestial STEVE

Un gran ejemplo de una exhibición de STEVE, tomada por Ryan Sault de Alberta Aurora Chasers en la noche del 10 de abril de 2018, en Prince George, Columbia Británica, Canadá.

Todos conocemos, o incluso estamos familiarizados con, la aurora boreal, también conocida como aurora boreal, esas hermosas y brillantes cintas de luz que a veces bailan en el cielo nocturno. Pero hay otro fenómeno, algo menos conocido, llamado STEVE (fuerte mejora de la velocidad de emisión térmica) que también presenta pantallas fantásticas, pero que no se comprende tan bien. Ahora los científicos piensan que finalmente han descubierto qué lo causa. Descubrieron que STEVE tiene características similares a las de las auroras típicas, pero también es excepcionalmente diferente en su forma.

Los investigadores publicaron los nuevos hallazgos revisados ​​por pares en Geophysical Research Letters el 16 de abril de 2019.

En 2018, un estudio anterior descubrió que STEVE era una especie de brillo del cielo que era distinto de otras auroras, pero los investigadores no sabían qué lo estaba causando. Cualquiera que sea la fuente, aparentemente no había partículas cargadas que golpearan la atmósfera de la Tierra de la misma manera que en las auroras típicas. Pero, STEVE también podría aparecer durante fuertes tormentas magnéticas, del tipo que produce las pantallas más brillantes de auroras: por lo tanto, es un poco un rompecabezas. Hubo algunas exhibiciones fantásticas de STEVE en 2018, que atrajeron mucha atención en las redes sociales y atrajeron la atención de los investigadores.

A diferencia de otras auroras, que se ven como cintas grandes y brillantes de color verde, STEVE es una cinta más delgada de color rojo rosado o malva que se extiende de este a oeste y se extiende más al sur en latitud que otras auroras. Las pantallas STEVE se producen muy arriba en la atmósfera, a aproximadamente 15, 000 millas (25, 000 km) de altitud. Pero, esas pantallas STEVE también suelen ir acompañadas de otras columnas verticales de luz verde llamadas Picket Fence Auroras que tampoco se habían entendido bien hasta ahora.

Otra hermosa foto de una exhibición de STEVE, cerca de Kamloops, BC, Canadá, el 26 de septiembre de 2016. Imagen a través de Dave Markel.

En esta gran foto, se pueden ver tanto una pantalla STEVE de color malva como una pantalla Aurora de cerca verde. Foto tomada el 8 de mayo de 2016 cerca de Keller, Washington. Imagen vía Rocky Raybell.

Una impresionante exhibición de la cerca de piquete Aurora cerca de Anarchist Mountain, BC, Canadá el 15 de septiembre de 2017. Imagen a través de Debra Ceravolo.

Ahora, el nuevo estudio ha identificado dos causas de los dos fenómenos: electrones energéticos como los de otras auroras, así como el calentamiento de otras partículas cargadas en la atmósfera, que crean las Auroras STEVE y Picket Fence. STEVE es causada por el calentamiento de partículas cargadas (calentamiento por plasma) en la atmósfera superior, pero las auroras de la cerca de piquete son el resultado de mecanismos más similares a las auroras típicas. As Bea Gallardo-Lacourt, físico espacial de la Universidad de Calgary y coautor del nuevo estudio, explicó:

Aurora se define por la precipitación de partículas, los electrones y los protones en realidad caen en nuestra atmósfera, mientras que el brillo atmosférico STEVE proviene del calentamiento sin precipitación de partículas. Los electrones precipitantes que causan la cerca verde son, por lo tanto, auroras, aunque esto ocurre fuera de la zona auroral, por lo que es realmente único.

Los investigadores pudieron llegar a estas conclusiones al estudiar tanto los datos satelitales como las imágenes terrestres de los eventos STEVE. Los datos de varios satélites se analizaron cuando los satélites pasaron por encima de los eventos de STEVE en abril de 2008 y mayo de 2016. Luego, esos datos se compararon con fotografías tomadas por fotógrafos aficionados de auroras. En el caso de las pantallas STEVE, se descubrió que las partículas cargadas en la ionosfera, en un "río que fluye", colisionan entre sí. La fricción produce calor y, como resultado, las partículas emiten luz de color malva. Esto es similar a cómo la electricidad en una bombilla incandescente calienta el filamento hasta que se ilumina.

El concepto del artista de la magnetosfera durante un evento STEVE, que representa la región de plasma que cae en la zona auroral (verde), la plasmasfera (azul) y el límite entre ellas llamada la pausa de plasma (rojo). Imagen vía Emmanuel Masongsong, UCLA / Yukitoshi Nishimura, BU y UCLA.

Las auroras de la cerca de piquete, por otro lado, son creadas por electrones energéticos que golpean la atmósfera de la Tierra desde el espacio. Esto es similar a las auroras regulares en las latitudes del norte, excepto que estas partículas tienden a golpear la atmósfera más al sur en latitud. Los electrones son energizados por ondas de alta frecuencia que se mueven desde la magnetosfera de la Tierra a la ionosfera; Cuando los electrones son eliminados de la magnetosfera, crean los patrones de rayas que recuerdan a una cerca. Este proceso ocurre en ambos hemisferios simultáneamente, lo que indica que la fuente de las partículas está lo suficientemente alta sobre la Tierra como para que las partículas puedan afectar ambos hemisferios al mismo tiempo.

Los eventos STEVE también son una excelente manera para que el público se involucre en la investigación auroral. Las fotos tomadas desde el suelo pueden proporcionar datos específicos de tiempo y ubicación, lo que es valioso para los científicos. Como dijo Toshi Nishimura, físico espacial de la Universidad de Boston y autor principal del nuevo estudio:

A medida que las cámaras comerciales se vuelven más sensibles y aumenta la emoción sobre la aurora se extiende a través de las redes sociales, los científicos ciudadanos pueden actuar como una 'red de sensores móviles', y les agradecemos por darnos datos para analizar.

Un hermoso ejemplo de una aurora "regular", vista el 2 de noviembre de 2016, desde un avión que volaba sobre el norte de Canadá cerca del Círculo Polar Ártico. Imagen vía Shreenivasan Manievannan.

Aprender sobre fenómenos exóticos como STEVE y Picket Fence Auroras no solo ayuda a los científicos a comprender qué los causa, sino también cómo se relacionan con otros fenómenos aurorales y qué impulsa procesos tan complejos en la atmósfera de la Tierra a medida que interactúa con partículas cargadas que ingresan desde el espacio. Esto es útil no solo para comprender los fenómenos en sí, sino también para protegerse contra posibles efectos perjudiciales en las señales de radio y GPS, que son servicios cruciales en el mundo tecnológico actual.

En pocas palabras: gracias a los datos tanto del público como de los satélites, los científicos ahora han descubierto qué causa los fenómenos Aurora de STEVE y Picket Fence, que son menos conocidos pero igual de hermosos como el cielo de las auroras.

Fuente: firmas magnetosféricas de STEVE: implicación para la fuente de energía magnetosférica y la conjugación interhemisférica

Vía AGU 100