Een nauwkeurige studie van aurora's heeft nieuwe manieren onthuld om de fysica van het vrijkomen van explosieve energie in de ruimte te begrijpen, volgens nieuw UCL-geleid onderzoek.

Aurora's zijn een veelbetekenend teken van fysieke processen in de ruimte, die zich gedragen als tv-schermen door te laten zien wat er gebeurt op miljoenen kilometers afstand van de aarde, waar het magnetische veld van onze planeet zich uitstrekt tot een lange staart die van de zon af is gericht.

Voor de studie, vandaag gepubliceerd in Natuurcommunicatie , het team van de UCL en de Universiteit van Reading observeerde op afstand snel evoluerende aurora om de fysica achter waarom te begrijpen, wanneer en hoe energie vrijkomt als de bron van de aurora zich explosief herconfigureert.

"Ergens in het enorme volume van de ruimte waarin de magnetosfeer van de aarde zich uitstrekt, deze energieafgifte vindt plaats via instabiliteit die echt moeilijk te lokaliseren is. Ze veroorzaken substormen waarbij geladen deeltjes op elektromagnetische golven de atmosfeer van de aarde in surfen, het vrijgeven van grote hoeveelheden energie en het verlichten van de aurora", verklaarde studie auteur Dr. Jonathan Rae (UCL Space &Climate Physics).

"Door aurora's nauwkeurig te bestuderen, we kunnen in kaart brengen waar in de ruimte de instabiliteiten zich voordoen en de fysica bestuderen die ze veroorzaakt. Het is veel efficiënter dan het proberen om grote delen van de ruimte te observeren."

Het team scande een groot deel van de lucht en vond op 18 september 2012 de perfecte substorm boven Poker Flats in Alaska. Door gebruik te maken van nieuwe gegevens van de MOOSE-camera (Multi-spectral Observatory Of Sensitive EM-CCD's), ze volgden de aurora terwijl deze zich in een periode van vier minuten naar de noordpool bewoog.

Dit is een relatief lange tijd om dit type aurora te bestuderen, waardoor de wetenschappers een schat aan gegevens kunnen verzamelen. De informatie werd vervolgens geanalyseerd op specifieke patronen die belangrijke fysieke aanwijzingen gaven voor de vorming van de aurora in ruimte en tijd.

De aurora begon als een lijn van 'auroral kralen' langs een boog die exponentieel groeide in helderheid en grootte. Deze groeiende rimpelingen zijn een kenmerk van een instabiliteit in de ruimte.

Door deze gedetailleerde kenmerken van de aurora te vergelijken met de stand van de techniek, het team zou het ruimtegebied kunnen verkleinen waar de instabiliteit het meest waarschijnlijk is.

"We hebben aangetoond dat het mogelijk is om alleen aurora te bestuderen om erachter te komen waar instabiliteiten in de ruimte zijn, wat nog niet eerder is gedaan, " verklaarde co-auteur Dr. Colin Forsyth (UCL Space &Climate Physics).

"Onze methode stelt ons in staat om te voorspellen wat de instabiliteit is en waar deze zich in de ruimte bevindt. het gebied dat we hebben geïdentificeerd is ongelooflijk klein in termen van ruimte - slechts een klein deel van het volume van de aarde - en we hopen het in meer detail te bestuderen met behulp van ruimtevaartuigen die door het gebied gaan."

Tot nu, wetenschappers zijn in staat geweest om aurora en hoogenergetische gebeurtenissen te beschrijven die plaatsvinden op de zon en andere planeten in het zonnestelsel, maar is de eerste keer dat echte fysieke analyse is gedaan.

"Belangrijk, ons werk heeft wetenschappers meer natuurkunde gegeven om mee te werken. Een hele reeks theoretische modellen kan worden getest en verfijnd op basis van de fysieke kenmerken die we hebben vastgelegd, " voegde co-auteur Dr. Clare Watt (University of Reading) toe.

"Wat we hebben gemeld, is wetenschappers ontgaan sinds aurora's voor het eerst werden beschreven in de jaren zestig en terwijl we de aarde als ons dichtstbijzijnde laboratorium gebruiken, de bevindingen zullen van toepassing zijn op andere gebeurtenissen elders in het zonnestelsel. We kijken er nu naar uit om dit epicentrum in de ruimte te lokaliseren en uit te zoeken wat het onstabiel maakt, " concludeerde Dr. Rae.