Het hemelverschijnsel dat bekend staat als STEVE wordt waarschijnlijk veroorzaakt door een combinatie van verwarming van geladen deeltjes in de atmosfeer en energetische elektronen zoals die die de aurora aandrijven, volgens nieuw onderzoek. In een nieuwe studie, wetenschappers vonden het brongebied van STEVE in de ruimte en identificeerden twee mechanismen die dit veroorzaken.

Vorig jaar, de obscure sfeerverlichting werd een internetsensatie. Typische aurora's, het noorder- en zuiderlicht, worden meestal gezien als wervelende groene linten die zich door de lucht verspreiden. Maar STEVE is een dun lint van rozerood of paars gekleurd licht dat zich uitstrekt van oost naar west, verder naar het zuiden dan waar aurora's gewoonlijk verschijnen. Nog vreemder, STEVE wordt soms vergezeld door groene verticale lichtkolommen die de bijnaam 'paalomheining' hebben.

Aurora's worden geproduceerd door gloeiende zuurstof- en stikstofatomen in de bovenste atmosfeer van de aarde, geëxciteerd door geladen deeltjes die binnenstromen vanuit de nabije aardmagnetische omgeving die de magnetosfeer wordt genoemd. Wetenschappers wisten niet of STEVE een soort aurora was, maar een onderzoek uit 2018 wees uit dat de gloed niet te wijten is aan geladen deeltjes die in de bovenste atmosfeer van de aarde regenen.

De auteurs van de studie uit 2018 noemden STEVE een soort "hemelgloed" die verschilt van de aurora, maar wist niet precies wat de oorzaak was. Wat de zaak nog ingewikkelder maakte, was het feit dat STEVE kan verschijnen tijdens door zonne-energie veroorzaakte magnetische stormen rond de aarde die de helderste poollichten aandrijven.

Auteurs van een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift van AGU Geofysische onderzoeksbrieven analyseerde satellietgegevens en grondbeelden van STEVE-gebeurtenissen en concluderen dat de roodachtige boog en het groene piketomheining twee verschillende fenomenen zijn die voortkomen uit verschillende processen. De piketomheining wordt veroorzaakt door een mechanisme dat lijkt op typische aurora's, maar de paarse strepen van STEVE worden veroorzaakt door verhitting van geladen deeltjes hoger in de atmosfeer, vergelijkbaar met wat ervoor zorgt dat gloeilampen gloeien.

"Aurora wordt gedefinieerd door deeltjesprecipitatie, elektronen en protonen die daadwerkelijk in onze atmosfeer vallen, overwegende dat de atmosferische gloed van STEVE afkomstig is van verwarming zonder neerslag van deeltjes, " zei Bea Gallardo-Lacourt, een ruimtefysicus aan de Universiteit van Calgary en co-auteur van de nieuwe studie. "De neerslaande elektronen die het groene hekwerk veroorzaken, zijn dus aurora, hoewel dit buiten de poollichtzone gebeurt, dus het is inderdaad uniek."

Beelden van STEVE zijn op zich al mooi, maar ze bieden ook een zichtbare manier om het onzichtbare te bestuderen, complexe geladen deeltjesstromen in de magnetosfeer van de aarde, volgens de auteurs van de studie. De nieuwe resultaten helpen wetenschappers beter te begrijpen hoe deeltjesstromen zich ontwikkelen in de ionosfeer, wat een belangrijk doel is omdat dergelijke storingen radiocommunicatie kunnen verstoren en GPS-signalen kunnen beïnvloeden.

Waar komt STEV vandaan?

In de nieuwe studie onderzoekers wilden weten welke krachten STEVE heeft en of het tegelijkertijd op zowel het noordelijk als het zuidelijk halfrond voorkomt. Ze analyseerden gegevens van verschillende satellieten die tijdens STEVE-evenementen in april 2008 en mei 2016 boven het hoofd vlogen om de elektrische en magnetische velden in de magnetosfeer van de aarde op dat moment te meten.

De onderzoekers koppelden de satellietgegevens vervolgens aan foto's van STEVE, gemaakt door amateurfotografen, om erachter te komen wat de ongewone gloed veroorzaakt. Ze ontdekten dat tijdens STEVE, een stromende "rivier" van geladen deeltjes in de ionosfeer van de aarde botst, wrijving creëren die de deeltjes verwarmt en ervoor zorgt dat ze paars licht uitstralen. Gloeilampen werken op vrijwel dezelfde manier, waar elektriciteit een gloeidraad van wolfraam verwarmt totdat het heet genoeg is om te gloeien.

interessant, de studie wees uit dat het houten hek wordt aangedreven door energetische elektronen die duizenden kilometers boven de aarde vanuit de ruimte stromen. Hoewel vergelijkbaar met het proces dat typische aurora's creëert, deze elektronen beïnvloeden de atmosfeer ver ten zuiden van de gebruikelijke poollichtbreedten. De satellietgegevens toonden aan dat hoogfrequente golven die van de magnetosfeer van de aarde naar de ionosfeer bewegen, elektronen van energie kunnen voorzien en ze uit de magnetosfeer kunnen slaan om het gestreepte paalscherm te creëren.

De onderzoekers ontdekten ook dat het hekwerk op beide halfronden tegelijkertijd voorkomt, ter ondersteuning van de conclusie dat de bron hoog genoeg boven de aarde is om energie gelijktijdig naar beide hemisferen te voeren.

Betrokkenheid van het publiek is cruciaal geweest voor STEVE-onderzoek door het leveren van beelden op de grond en nauwkeurige tijd- en locatiegegevens, volgens Toshi Nishimura, een ruimtefysicus aan de Boston University en hoofdauteur van de nieuwe studie.

"Naarmate commerciële camera's gevoeliger worden en de opwinding over de aurora zich via sociale media verspreidt, burgerwetenschappers kunnen fungeren als een 'mobiel sensornetwerk, ' en we zijn hen dankbaar dat ze ons gegevens hebben gegeven om te analyseren, ' zei Nishimura.