La aurora boreal, o las luces del norte, podrían describirse fácilmente como el mayor espectáculo de luces de la Tierra. Un fenómeno que es exclusivo de las latitudes más altas ha asombrado y maravillado a los científicos durante siglos.
El misterio que rodea a que causa las auroras boreales se ha especulado, pero nunca se ha demostrado, hasta ahora.
El misterio de la gran aurora finalmente resuelto
Un grupo de físicos de la Universidad Estatal de Iowa finalmente demostró que «las auroras más brillantes son producidas por poderosas ondas electromagnéticas durante las tormentas geomagnéticas», según un estudio publicado recientemente.
El estudio muestra que estos fenómenos, conocidos también como ondas de Alfven, aceleran los electrones hacia la Tierra, haciendo que las partículas produzcan el espectáculo de luz que conocemos como auroras boreales.
«Las mediciones revelaron que esta pequeña población de electrones experimenta una ‘aceleración resonante’ por el campo eléctrico de la onda Alfven, similar a un surfista que atrapa una ola y se acelera continuamente a medida que el surfista se mueve junto con la ola», dijo Greg Howes, profesor asociado en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Iowa y coautor del estudio.
Esta idea de los electrones «surfeando» en el campo eléctrico es una teoría introducida por primera vez en 1946 por un físico ruso, Lev Landau, que fue denominada amortiguación de Landau. Su teoría ahora ha sido probada.
Recreando la aurora boreal
Los científicos han descifrado durante décadas cómo es más probable que se cree la aurora, sin embargo ahora han podido simularla, por primera vez, en un laboratorio en el Large Plasma Device (LPD) en la UCLA’s Basic Plasma Science Facility.
Los científicos utilizaron una cámara de 20 metros de largo para recrear el campo magnético de la Tierra utilizando las poderosas bobinas de campo magnético en el LPD de UCLA. Dentro de la cámara, los científicos generaron un plasma similar al que existe en el espacio cerca de la Tierra.
“Utilizando una antena especialmente diseñada, lanzamos ondas Alfven hacia abajo de la máquina, como si se agitara una manguera de jardín hacia arriba y hacia abajo rápidamente y observando la onda viajar a través de la manguera”, dijo Howes. Cuando ellos comenzaron a experimentar que los electrones «surfeaban» a través de la onda, utilizaron otro instrumento especializado para medir cómo esos electrones obtenían energía de la onda.
Aunque el experimento no recreó el brillo colorido que vemos en el cielo, “nuestras mediciones en el laboratorio coincidieron claramente con las predicciones de simulaciones por computadora y cálculos matemáticos, demostrando que los electrones que surfean en las ondas Alfven pueden acelerar los electrones (hasta velocidades de 45 millones de millas por hora) que provocan la aurora”, dijo Howes.
“Estos experimentos nos permiten realizar las mediciones clave que demuestran que las mediciones espaciales y la teoría explican, efectivamente, una forma importante en la que se crean las auroras”, dijo Craig Kletzing, coautor del estudio.
Los científicos espaciales de todo el país estaban encantados de escuchar la noticia. “¡Estaba tremendamente emocionado! Es muy raro ver un experimento de laboratorio que valide una teoría o modelo sobre el entorno espacial”, dijo Patrick Koehn, científico de la División de Heliofísica de la NASA. «El espacio es simplemente demasiado grande para simularlo fácilmente en el laboratorio».
Koehn considera que ser capaz de comprender el mecanismo de aceleración de los electrones que provocan las auroras será útil en muchos estudios en el futuro.
“¡Nos ayuda a comprender mejor el clima espacial! El mecanismo de aceleración de electrones verificado por este proyecto está funcionando en otras partes del sistema solar, por lo que se encontrará muchas aplicaciones en la física espacial. Esto también será útil en la predicción del tiempo espacial, algo en lo que la NASA está muy interesada”, dijo Koehn en un correo electrónico a CNN.
Un largo camino por recorrer
«Predecir qué tan fuerte será una tormenta geomagnética en particular, basado en observaciones del Sol y mediciones de naves espaciales entre la Tierra y el Sol, sigue siendo un desafío sin resolver», dijo Howes en un correo electrónico.
“Hemos establecido el vínculo de los electrones que surfean en las ondas de Alfven a unas 10,000 millas sobre la superficie de la Tierra, y ahora debemos aprender a predecir la fuerza de esas ondas de Alfven utilizando observaciones de naves espaciales”, agregó.
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