Vatandaş bilim insanı verileri, mavi alçak enlem aurorasının gizemlerini ortaya çıkarmaya yardımcı oluyor

11 Mayıs 2024’te Japonya’nın Honshu ve Hokkaido adaları çevresinde yoğun bir manyetik fırtınanın yol açtığı renkli auroralar ortaya çıktı. Genellikle düşük enlemlerde gözlenen auroralar, oksijen atomlarının emisyonu nedeniyle kırmızı görünür. Ancak bu günde, gece boyunca somon pembesi bir aurora gözlenirken, gece yarısından kısa bir süre önce alışılmadık derecede uzun, mavi ağırlıklı bir aurora ortaya çıktı.

Etkinliği akıllı telefon videoları ve amatör fotoğraflar çekerek, bilim adamlarının kamuya açık verileri kendi araştırmalarıyla birleştirmesine ve olguyu incelemesine olanak tanıdı.

Yeni bir çalışmada araştırmacılar, fenomenin alanını tahmin etmek için mavi ağırlıklı auroranın videolarını ve görüntülerini analiz etti ve tahminleri spektrofotometrelerle doğruladı.

Dergide yayınlandı Dünya, Gezegenler ve Uzay, araştırma İsveç’teki İsveç Uzay Fiziği Enstitüsü’nde doktora sonrası araştırmacı olan Sota Nanjo ve Japonya’daki Nagoya Üniversitesi Uzay-Dünya Çevre Araştırmaları Enstitüsü’nden (ISEE) Profesör Kazuo Shiokawa tarafından yönetildi.

Nanjo ve Shiokawa’nın araştırması, bir fırtına sırasında mavi baskın auroraların mekansal yapısının ilk görselleştirilmesini sağladı. Araştırmacılar, auroraların, manyetik alan çizgileriyle hizalanmış uzunlamasına yapılara sahip olduğunu buldular; bu, ilk kez alçak enlemde, mavinin baskın olduğu bir aurorada tanımlandı.

Ayrıca auroranın yaklaşık 1.200 km boylamda yayıldığını, üç ayrı yapıdan oluştuğunu ve yüksekliğinin 400-900 km arasında değiştiğini buldular.

Nanjo ve Shiokawa’nın bulguları mavi auroralara dair anlayışımızı değiştirebilir. Dünya’yı çevreleyen yüklü parçacıkların çörek şeklindeki bölgesi olan halka akımının, kırmızı aurora da dahil olmak üzere düşük enlem auroraları üreten enerjik nötr atomların (ENA’lar) kaynağı olduğuna inanılıyor. Bu modele göre fırtına muhtemelen ENA’lara enerji vererek renkli bir ışık gösterisi yarattı.

Ancak grubun keşifleri bu mekanizmayla kolayca açıklanamıyor. Shiokawa’nın açıkladığı gibi, “Bu çalışmada, mavi ağırlıklı aurorada boylamsal yönde birkaç yüz kilometrelik bir yapı bulunmuştur, bu da yalnızca ENA aktivitesi ile yorumlanması zordur. Ayrıca, ENA’ların aurora ile hizalanmış auroral yapılar oluşturması pek olası değildir. Bu çalışmada gözlemlendiği gibi manyetik alan çizgileri.”

Diğer bir olasılık da auroranın, güneş ışığı ışınımının neden olduğu nitrojen moleküler iyonlarının rezonans saçılımından kaynaklanmasıydı. Ancak grubun araştırması, güneş ışığının araştırmacıların gözlemlediği 400 km’ye değil, yalnızca 700 km’ye ulaşması nedeniyle farklı bir sürecin meydana geldiğini öne sürüyor.

Bunun yerine, sonuçları tanımlanamayan bir sürecin ilgi çekici olasılığını gösterebilir. Shiokawa, “Bulgularımız nitrojen moleküler iyonlarının bazı mekanizmalarla yukarı doğru hızlanmış olabileceğini ve mavi baskın auroranın oluşumundan sorumlu olabileceğini gösteriyor” dedi.

“Bugüne kadar, büyük moleküler ağırlığa sahip nitrojen molekül iyonlarının bu kadar yüksek irtifalarda nasıl var olabileceği tam olarak anlaşılamamıştır” diye devam etti. “Bu tür iyonlar, ağır kütleleri ve kısa dissosiyatif-rekombinasyon zaman aralıkları nedeniyle kolayca uzun süre var olamıyorlar, ancak yüksek irtifalarda gözlemleniyorlar. Süreç gizemle örtülüyor.”

Genel olarak, Japonya’da gözlemlenen gibi mavi ağırlıklı auroraların tekrarlanan gözlemleri, nitrojenin bu yüksekliklerde nasıl bulunabileceğinin ardındaki prensibi anlamak için ipuçları sağlayabilir.

Manyetosfere nitrojen moleküler iyon çıkışı süreci, jeomanyetik fırtınaları ve uzaydaki radyasyon ortamını anlamaktan her konuda önemli olduğundan, bu bulgular bizden yüzlerce kilometre yukarıda gerçekleşen süreçleri anlamamıza yardımcı olabilir.