Un equipo de cientรญficos 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 fenรณmeno, segรบn el nuevo estudio publicado en la revista Nature Communications.
Los especialistas explican en un comunicado que lograron obtener evidencia definitiva de que las auroras mรกs brillantes son producidas por poderosas ondas electromagnรฉticas durante tormentas geomagnรฉticas. Los fenรณmenos, conocidos como ondas de Alfvรฉn, aceleran los electrones hacia la Tierra, haciendo que las partรญculas produzcan la aurora boreal.
Entonces, los cientรญficos organizaron una serie de experimentos en un laboratorio, utilizando instrumentos especialmente diseรฑados para lanzar las ondas de Alfvรฉn por un dispositivo grande de plasma de 20 metros de largo y luego midieron los electrones acelerados por el campo elรฉctrico de las ondas de Alfvรฉn.
Estas pruebas requirieron una mediciรณn de la muy pequeรฑa cantidad de electrones moviรฉndose por el dispositivo grande de plasma a casi la misma velocidad que las ondas de Alfvรฉn.
“Las mediciones revelaron que esta pequeรฑa poblaciรณn de electrones sufre una ‘aceleraciรณn resonante’ por el campo elรฉctrico de las ondas de Alfvรฉn, similar a un surfista que se sube a una ola y acelera continuamente a medida que el surfista se mueve junto con la ola”, explicรณ Greg Howes, coautor del estudio.
Hasta este momento los cientรญficos sabรญan que las partรญculas energizadas que emanan del Sol precipitan a lo largo de las lรญneas del campo magnรฉtico de la Tierra hacia la atmรณsfera superior, donde chocan con molรฉculas de oxรญgeno y nitrรณgeno, provocando en ellas un estado agitado. Estas molรฉculas agitadas se relajan emitiendo luz, produciendo los colores de la aurora. La teorรญa fue apoyada por misiones espaciales que frecuentemente encontraron las ondas de Alfvรฉn 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 mรกs de cuatro dรฉcadas, pero esta es la primera vez que hemos podido confirmar definitivamente que funciona”, comentรณ Craig Kletzing, otro coautor del estudio.
En 1946 el fรญsico ruso Lev Landau propuso por primera vez la idea de que los electrones ganan velocidad al navegar por ondas electromagnรฉticas, un proceso que ahora se conoce como el amortiguamiento de Landau. A travรฉs de simulaciones numรฉricas y modelos matemรกticos, los investigadores demostraron que los resultados de su experimento estaban en consonancia con esta teorรญa.
El experimento, la simulaciรณn y el modelado proporcionan la primera evidencia directa de que las ondas de Alfvรฉn pueden producir electrones acelerados, causando las auroras, notรณ un profesor de fรญsica Troy Carter.