Un equipo de científicos de la Universidad de Iowa (EE.UU.) han logrado explicar el origen de las auroras boreales tras reproducir en un laboratorio las condiciones en las que sucede este fenómeno, según el nuevo estudio publicado en la revista Nature Communications.
Los especialistas explican en un comunicado que lograron obtener evidencia definitiva de que las auroras más brillantes son producidas por poderosas ondas electromagnéticas durante tormentas geomagnéticas. Los fenómenos, conocidos como ondas de Alfvén, aceleran los electrones hacia la Tierra, haciendo que las partículas produzcan la aurora boreal.
Entonces, los científicos organizaron una serie de experimentos en un laboratorio, utilizando instrumentos especialmente diseñados para lanzar las ondas de Alfvén por un dispositivo grande de plasma de 20 metros de largo y luego midieron los electrones acelerados por el campo eléctrico de las ondas de Alfvén.
Estas pruebas requirieron una medición de la muy pequeña cantidad de electrones moviéndose por el dispositivo grande de plasma a casi la misma velocidad que las ondas de Alfvén.
“Las mediciones revelaron que esta pequeña población de electrones sufre una ‘aceleración resonante’ por el campo eléctrico de las ondas de Alfvén, similar a un surfista que se sube a una ola y acelera continuamente a medida que el surfista se mueve junto con la ola”, explicó Greg Howes, coautor del estudio.
Hasta este momento los científicos sabían que las partículas energizadas que emanan del Sol precipitan a lo largo de las líneas del campo magnético de la Tierra hacia la atmósfera superior, donde chocan con moléculas de oxígeno y nitrógeno, provocando en ellas un estado agitado. Estas moléculas agitadas se relajan emitiendo luz, produciendo los colores de la aurora. La teoría fue apoyada por misiones espaciales que frecuentemente encontraron las ondas de Alfvén viajando hacia la Tierra por encima de las auroras, presumiblemente acelerando electrones en el camino.
“La idea de que estas ondas pueden energizar los electrones que crean la aurora se remonta a más de cuatro décadas, pero esta es la primera vez que hemos podido confirmar definitivamente que funciona”, comentó Craig Kletzing, otro coautor del estudio.
En 1946 el físico ruso Lev Landau propuso por primera vez la idea de que los electrones ganan velocidad al navegar por ondas electromagnéticas, un proceso que ahora se conoce como el amortiguamiento de Landau. A través de simulaciones numéricas y modelos matemáticos, los investigadores demostraron que los resultados de su experimento estaban en consonancia con esta teoría.
El experimento, la simulación y el modelado proporcionan la primera evidencia directa de que las ondas de Alfvén pueden producir electrones acelerados, causando las auroras, notó un profesor de física Troy Carter.
