Vórtices magnéticos explican misteriosas cuentas de auroras

Esta conexión entre las cuentas de auroras que aparecen en el «lado diurno» de la Tierra (o el lado que mira al Sol) y los vórtices confirma una teoría sobre cómo se forman estas auroras únicas, conocidas como cuentas porque parecen un collar de perlas que cuelgan del cielo. Mientras algunas naves espaciales observaban los vórtices, otras vieron que una corriente de partículas cargadas usaba los vórtices como puntos de entrada para hacer un túnel hacia la superficie de la Tierra, haciendo que el cielo brillara.

La magnetosfera es la defensa de la Tierra contra las partículas cargadas y la radiación lanzada en nuestra dirección por el Sol (también conocido como el viento solar). Esta defensa toma la forma de una burbuja magnética gigante en forma de escudo frente al Sol. El 6 de noviembre de 2018, 12 naves espaciales se ubicaron cerca de la magnetopausa, el límite delgado en el borde exterior de la magnetosfera, en el lado nocturno de la Tierra, donde la magnetosfera se extiende en una cola.

Entre las 12 naves espaciales ubicadas cerca de la magnetosfera estaban las cuatro que componen Misión Clúster de la ESAasí como cuatro multiescala magnetosférica de la NASA (mensajes multimedia) nave espacial y tres historia temporal de eventos e interacciones a macroescala durante subtormentas (TEMIS) nave espacial y JAXA Geocola. Además, un Programa de Satélites Meteorológicos de Defensa de EE.UU. (DMSP) El satélite observó las perlas de la aurora desde cerca de la superficie de la Tierra.

“Este descubrimiento muestra que las naves espaciales Cluster forman parte de una ‘orquesta magnetosférica’ de misiones que juntas permiten una ciencia adicional que no es posible lograr con cada misión individualmente”, explica Philippe Escoubet, científico del proyecto Cluster de la ESA.

Los vórtices, que en sí mismos eran originalmente detectado por Cluster – se forman cuando el viento solar sopla más allá de la magnetopausa. Así como el viento en la Tierra puede azotar océanos y nubes, el viento solar puede enrollar la magnetopausa en olas gigantes compuestas de vórtices similares a remolinos.

Cuando un vórtice tiene el tamaño de ‘ricitos de oro’, ni demasiado grande ni demasiado pequeño, los electrones del viento solar se arremolinan alrededor de su centro, antes de ingresar a la magnetosfera, viajar hacia la atmósfera superior de la Tierra y alcanzarla. Allí, los electrones chocan con el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno, lo que hace que brillen y formen una aurora en el cielo. Estas cuentas redondas, una para cada vórtice, aparecen en grupos que se suceden a través del cielo. Esto contrasta con las auroras ‘normales’ que son más planas, más alargadas y no tan bien organizadas.

«Es genial usar misiones multisatélite para hacer conexiones entre la dinámica en el borde de la magnetosfera y lo que vemos en la ionosfera muy por debajo», dice Steven Petrinec, autor principal del estudio, que fue publicado recientemente en Frontiers in Astronomy and Space Science. “Debido a la escasez de observaciones y ubicaciones de muestreo dentro de la magnetosfera, es importante aprovechar al máximo las múltiples observaciones de la misión siempre que sea posible para comprender las conexiones entre los diferentes procesos dentro del sistema grande y complejo”.

Desde su lanzamiento el 16 de julio de 2000, Cluster ha reveló una plétora de detalles interesantes sobre la magnetosfera y su interacción con el viento solar. Al realizar la investigación más detallada hasta el momento sobre cómo interactúan el Sol y la Tierra, Cluster nos ayuda a prepararnos para los efectos de los estallidos repentinos de energía solar aquí en la Tierra.

Philippe continúa: “Cluster ha estado operando durante casi 22 años. Al principio, era una de las únicas misiones que observaban la magnetosfera, por lo que principalmente comparamos las cuatro naves espaciales entre sí. Pero hoy en día podemos comparar sus datos con los de otras misiones, como MMS y THEMIS”.

Esta investigación demuestra la importancia de múltiples naves espaciales diferentes, cada una con su propio complemento de instrumentos científicos, monitoreando los mismos eventos desde diferentes puntos de vista.

Simon Wing, coautor del estudio, señala: “Este estudio también destaca la importancia de conectar estas observaciones de naves espaciales múltiples con la teoría. En este caso, utilizando las observaciones multipunto en la magnetopausa, la teoría puede predecir la dimensión de las perlas aurorales observadas por los satélites DMSP en la atmósfera superior”.

Steven, que trabaja en la misión MMS de la NASA, añade: “Philippe y yo nos aseguramos de que Cluster y MMS trabajen juntos lo más estrechamente posible. Por ejemplo, Philippe siempre me envía información sobre cuándo los dos estarán físicamente cerca, para que podamos asegurarnos de que todas las naves espaciales funcionen juntas de manera óptima cuando estén monitoreando la misma región de la magnetosfera”.

Notas para editores

‘Observaciones de múltiples naves espaciales de las fluctuaciones que ocurren a lo largo de la magnetopausa del flanco del anochecer y prueba de la conexión con una perla ionosférica observada’ por Petrinec et al. (2022) se publica en Fronteras en Astronomía y Ciencias del Espacio. DOI: 10.3389/fspas.2022.827612

Un artículo anterior de Johnson et al. (2021) presentó la teoría sobre cómo las estructuras en la magnetosfera podrían producir perlas aurorales cerca de la superficie de la Tierra.

Para obtener más información, comuníquese con Relaciones con los medios de la ESA: media@esa.int