Auroraer låser op for fysikken i energiske processer i rummet

En tæt undersøgelse af auroras har afsløret nye måder at forstå fysikken i eksplosive energiløsninger i rummet, ifølge ny UCL-ledet forskning.

Aurora er et afslørende tegn på fysiske processer i rummet, fungerer som tv-skærme ved at vise, hvad der sker millioner af kilometer væk fra Jorden, hvor vores planets magnetfelt strækker sig ind i en lang hale, der vender væk fra Solen.

Til studiet, offentliggjort i dag i Naturkommunikation , holdet fra UCL og University of Reading fjernobserverede hurtigt udviklende nordlys for at forstå fysikken bag hvorfor, hvornår og hvordan energi frigives, når kilden til nordlys eksplosivt rekonfigureres.

"Et sted i det enorme rumfang, som Jordens magnetosfære strækker sig ind i, denne energifrigivelse sker via ustabilitet, som er virkelig svært at identificere. De forårsager understorme, hvor ladede partikler surfer ind i jordens atmosfære på elektromagnetiske bølger, frigiver store mængder energi og lyser op for nordlyset" forklarede undersøgelsesforfatter Dr. Jonathan Rae (UCL Space &Climate Physics).

"Ved at studere nordlys nøje, vi kan kortlægge tilbage til, hvor i rummet ustabiliteterne opstår og studere den fysik, der forårsager dem. Det er meget mere effektivt end at prøve at observere store områder af rummet."

Holdet scannede en stor del af himlen og fandt den perfekte understorm placeret over Poker Flats i Alaska den 18. september 2012. Ved at bruge nye data fra MOOSE (Multi-spectral Observatory Of Sensitive EM-CCDs) kamera, de sporede nordlyset, da det bevægede sig mod den nordlige pol i løbet af en periode på fire minutter.

Det er relativt lang tid for denne type nordlys at blive studeret, giver forskerne mulighed for at indsamle et væld af data. Informationen blev derefter analyseret for specifikke mønstre, der gav vigtige fysiske spor til nordlysets dannelse i rum og tid.

Aurora begyndte som en linje af 'aurora-perler' langs en bue, der voksede eksponentielt i lysstyrke og størrelse. Disse voksende krusninger er et kendetegn for en ustabilitet i rummet.

Ved at sammenligne disse detaljerede karakteristika fra nordlys med state of the art teori, teamet kunne indsnævre det rumområde, hvor ustabiliteten mest sandsynligt er.

"Vi har vist, at det kun er muligt at studere nordlys for at finde ud af, hvor der er ustabilitet i rummet, hvilket ikke er gjort før, " forklarede medforfatter Dr. Colin Forsyth (UCL Space &Climate Physics).

"Vores metode giver os mulighed for at forudsige, hvad ustabiliteten er, og hvor den er i rummet. Faktisk, den region, vi har identificeret, er utrolig lille i rummæssig henseende - kun en lille brøkdel af Jordens volumen - og vi håber at studere det mere detaljeret ved hjælp af rumfartøjer, der passerer gennem området."

Indtil nu, forskere har været i stand til at beskrive aurora og højenergibegivenheder, der forekommer på Solen og andre planeter i solsystemet, men det er første gang, der er lavet en rigtig fysisk analyse.

"Vigtigt, vores arbejde har givet forskerne mere fysik at arbejde med. En hel række teoretiske modeller kan testes og forfines baseret på de fysiske egenskaber, vi har fanget, " tilføjede medforfatter Dr. Clare Watt (University of Reading).

"Det, vi har rapporteret, har unddraget sig videnskabsmænd, siden nordlys først blev beskrevet i 1960'erne, og mens vi bruger Jorden som vores nærmeste laboratorium, fundene vil gælde for andre begivenheder andre steder i solsystemet. Vi ser nu frem til at lokalisere dette epicenter i rummet og finde ud af, hvad der gør det ustabilt, " konkluderede Dr. Rae.