Un tipo especial de aurora, cubría el cielo nocturno de este a oeste como un collar de perlas resplandecientes, está ayudando a los científicos a comprender mejor la ciencia de las auroras y sus poderosos impulsores en el espacio. Conocido como cuentas aurorales, estas luces a menudo aparecen justo antes de las grandes pantallas de auroras, que son causadas por tormentas eléctricas en el espacio llamadas subtormentas. Previamente, Los científicos no estaban seguros de si las perlas de auroras están conectadas de alguna manera a otras exhibiciones de auroras como un fenómeno en el espacio que precede a las subtormentas. o si son causados ​​por perturbaciones más cercanas a la atmósfera terrestre.

Pero los nuevos y poderosos modelos de computadora combinados con las observaciones del historial temporal de eventos e interacciones macroescala de la NASA durante las subtormentas, la misión THEMIS, han proporcionado la primera evidencia sólida de los eventos en el espacio que condujeron a la aparición de estas cuentas. y demostró el importante papel que desempeñan en nuestro entorno espacial cercano.

"Ahora sabemos con certeza que la formación de estas perlas es parte de un proceso que precede al desencadenamiento de una subtormenta en el espacio, "dijo Vassilis Angelopoulos, investigador principal de THEMIS en la Universidad de California, Los Angeles. "Esta es una nueva pieza importante del rompecabezas".

Al proporcionar una imagen más amplia de la que se puede ver con las tres naves espaciales THEMIS o las observaciones terrestres por sí solas, Los nuevos modelos han demostrado que las perlas aurorales son causadas por turbulencias en el plasma, un cuarto estado de la materia. compuesto de partículas cargadas gaseosas y altamente conductoras que rodean la Tierra. Los resultados, publicado recientemente en las revistas Cartas de investigación geofísica y Journal of Geophysical Research:Física espacial , En última instancia, ayudará a los científicos a comprender mejor la gama completa de estructuras arremolinadas que se ven en las auroras.

"Las observaciones de THEMIS ahora han revelado turbulencias en el espacio que causan flujos que se ven iluminando el cielo como perlas individuales en el brillante collar de auroras". "dijo Evgeny Panov, autor principal de uno de los nuevos artículos y científico de THEMIS en el Instituto de Investigación Espacial de la Academia de Ciencias de Austria. "Estas turbulencias en el espacio son causadas inicialmente por electrones más ligeros y ágiles, moviéndose con el peso de partículas 2000 veces más pesadas, y que teóricamente pueden convertirse en subtormentas aurorales a gran escala ".

Misterios de la formación de perlas aurorales

Las auroras se crean cuando las partículas cargadas del Sol quedan atrapadas en el entorno magnético de la Tierra, la magnetosfera, y se canalizan hacia la atmósfera superior de la Tierra. donde las colisiones provocan hidrógeno, oxígeno, y átomos y moléculas de nitrógeno para brillar. Al modelar el entorno cercano a la Tierra en escalas de decenas de millas a 1,2 millones de millas, Los científicos de THEMIS pudieron mostrar los detalles de cómo se forman las perlas aurorales.

Mientras las nubes de plasma eructadas por el Sol pasan por la Tierra, su interacción con el campo magnético de la Tierra crea burbujas flotantes de plasma detrás de la Tierra. Como una lámpara de lava, los desequilibrios en la flotabilidad entre las burbujas y el plasma más pesado en la magnetosfera crean dedos de plasma 2, 500 millas de ancho que se extienden hacia la Tierra. Las firmas de estos dedos crean la estructura distintiva en forma de cuentas en la aurora.

"Se ha dado cuenta de que, todo resumido, Estos eventos transitorios relativamente pequeños que ocurren alrededor de la magnetosfera son de alguna manera importantes, "dijo David Sibeck, Científico del proyecto THEMIS en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Sólo recientemente hemos llegado al punto en el que la potencia informática es lo suficientemente buena como para capturar la física básica de estos sistemas".

Ahora que los científicos entienden que las perlas aurorales preceden a las subtormentas, quieren averiguar cómo, por qué y cuándo las cuentas pueden desencadenar una subtormenta en toda regla. Al menos en teoría, los dedos pueden enredar las líneas del campo magnético y causar un evento explosivo conocido como reconexión magnética, que es bien conocido por crear subtormentas y auroras a gran escala que llenan el cielo nocturno.

Nuevos modelos abren nuevas puertas

Desde su lanzamiento en 2007, THEMIS ha estado tomando medidas detalladas a medida que atraviesa la magnetosfera para comprender las causas de las subtormentas que conducen a las auroras. En su misión principal, THEMIS pudo demostrar que la reconexión magnética es un impulsor principal de las subtormentas. Los nuevos resultados destacan la importancia de las estructuras y los fenómenos a escalas más pequeñas:esos cientos y miles de millas de ancho en comparación con los que se extienden por millones de millas.

"Para comprender estas características de la aurora, realmente necesita resolver tanto globales como más pequeños, escalas locales. Por eso fue tan desafiante hasta ahora, "dijo Slava Merkin, coautor de uno de los nuevos artículos y científico del Centro de Tormentas Geoespaciales de la NASA con sede en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland. "Requiere algoritmos muy sofisticados y supercomputadoras muy grandes".

Las nuevas simulaciones por computadora coinciden casi a la perfección con THEMIS y las observaciones terrestres. Tras el éxito inicial de los nuevos modelos informáticos, Los científicos de THEMIS están ansiosos por aplicarlos a otros fenómenos aurorales inexplicables. Particularmente en la explicación de estructuras a pequeña escala, Los modelos de computadora son esenciales ya que pueden ayudar a interpretar lo que sucede entre los espacios por donde pasan las tres naves espaciales THEMIS.

"Hay muchos elementos muy dinámicos Estructuras a muy pequeña escala que la gente ve en las auroras que son difíciles de conectar con la imagen más grande en el espacio, ya que ocurren muy rápidamente y en escalas muy pequeñas. "dijo Kareem Sorathia, autor principal de uno de los nuevos artículos y científico del Centro de Tormentas Geoespaciales de la NASA, con sede en el Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins. "Ahora que podemos utilizar modelos globales para caracterizarlos e investigarlos, eso abre muchas puertas nuevas ".