Explicación a una misteriosa clase de resplandor celeste

El fenómeno celeste conocido como STEVE es probablemente causado por una combinación de calentamiento de partículas cargadas en la atmósfera y electrones energéticos como los que alimentan la aurora.

 

En un nuevo estudio, los científicos encontraron la región de origen de este misterioso fenómeno en el espacio e identificaron dos mecanismos que la causan.

 

El año pasado, las luces atmosféricas oscuras se convirtieron en una sensación de Internet. Las auroras típicas, las luces del norte y del sur, generalmente se ven como cintas verdes en remolinos que se extienden por el cielo. Pero STEVE es una cinta delgada de luz de color rojo rosado o malva que se extiende de este a oeste, más al sur que donde suelen aparecer las auroras. Aún más extraño, a veces a STEVE se le unen columnas verticales de luz verde apodadas 'valla de estacas'.

 

Las auroras son producidas por átomos de oxígeno y nitrógeno en la atmósfera superior de la Tierra, excitadas por partículas cargadas que fluyen desde el entorno magnético cercano a la Tierra llamado magnetosfera. Los científicos no sabían si STEVE era una especie de aurora, pero un estudio de 2018 encontró que su brillo no se debe a la carga de partículas cargadas en la atmósfera superior de la Tierra.

 

Los autores del estudio de 2018 calificaron a STEVE como una especie de "resplandor del cielo" que es distinto de la aurora, pero no estaban seguros de qué era exactamente lo que lo causaba. Para complicar el asunto, el hecho de que STEVE puede aparecer durante las tormentas magnéticas inducidas por el sol alrededor de la Tierra que alimentan las luces aurorales más brillantes.

 

Los autores de un nuevo estudio publicado en la revista Geofysical Research Letters de AGU analizaron datos satelitales e imágenes en tierra de los eventos de STEVE y concluyen que el arco rojizo y la cerca verde son dos fenómenos distintos que surgen de diferentes procesos. La 'valla de estacas' es causada por un mecanismo similar a las auroras típicas, pero las rayas malva de STEVE son causadas por el calentamiento de partículas cargadas más arriba en la atmósfera, similar a lo que hace que las bombillas brillen.

 

"La aurora se define por la precipitación de partículas, los electrones y los protones realmente caen en nuestra atmósfera, mientras que el brillo atmosférico de STEVE proviene del calentamiento sin precipitación de partículas", dijo Bea Gallardo-Lacourt, físico espacial de la Universidad de Calgary y coautor del nuevo estudio. "Los electrones precipitantes que causan la 'valla de estacas' verde son, por lo tanto, auroras, aunque esto ocurre fuera de la zona auroral, por lo que es realmente único".

 

Las imágenes de STEVE son hermosas en sí mismas, pero también proporcionan una forma visible de estudiar los flujos de partículas invisibles y complejas cargadas en la magnetosfera de la Tierra, según los autores del estudio. Los nuevos resultados ayudan a los científicos a comprender mejor cómo se desarrollan los flujos de partículas en la ionosfera, que es un objetivo importante porque estas perturbaciones pueden interferir con las comunicaciones de radio y afectar las señales de GPS.

 

En el nuevo estudio, los investigadores querían averiguar qué poderes utiliza STEVE y si se producen en los hemisferios norte y sur al mismo tiempo. Analizaron los datos de varios satélites que pasaron por encima durante los eventos de STEVE en abril de 2008 y mayo de 2016 para medir los campos eléctricos y magnéticos en la magnetosfera de la Tierra en ese momento.

 

Luego, los investigadores acoplaron los datos satelitales con fotos de STEVE tomadas por fotógrafos aficionados de auroras para descubrir qué causa el brillo inusual. Encontraron que, durante STEVE, un 'río' que fluye de partículas cargadas en la ionosfera de la Tierra chocan, creando una fricción que calienta las partículas y hace que emitan luz malva. Las bombillas incandescentes funcionan de la misma manera, donde la electricidad calienta un filamento de tungsteno hasta que se calienta lo suficiente como para brillar.

 

Curiosamente, el estudio descubrió que la 'valla de estacas' está alimentada por electrones energéticos que se transmiten desde el espacio a miles de kilómetros sobre la Tierra. Aunque son similares al proceso que crea auroras típicas, estos electrones impactan la atmósfera muy al sur de las latitudes aurorales habituales. Los datos del satélite mostraron que las ondas de alta frecuencia que se mueven desde la magnetosfera de la Tierra a su ionosfera pueden energizar los electrones y eliminarlos de la magnetosfera para crear la pantalla de la 'valla de estacas' a rayas.

 

Los investigadores también encontraron que la 'valla de estacas' ocurre en ambos hemisferios al mismo tiempo, apoyando la conclusión de que su fuente es lo suficientemente alta sobre la Tierra para alimentar energía a ambos hemisferios simultáneamente.