Svelata la misteriosa origine dell’aurora boreale

Le particelle delle tempeste solari vengono accelerate dal campo magnetico terrestre e interagiscono con le particelle dell’atmosfera, creando lo spettacolare fenomeno dell’aurora boreale. Ora, e per la prima volta, gli scienziati hanno dimostrato il meccanismo alla base di questa accelerazione.

Uno dei fenomeni più incredibili della natura non è ancora completamente compreso dagli scienziati. Oggi però, un team dell’Università dell’Iowa, negli Stati Uniti, ha trovato prove che le aurore più luminose sono formate da potenti onde elettromagnetiche, note come onde di Alfvén, che si verificano durante le tempeste geomagnetiche.

Le onde sono responsabili dell’accelerazione degli elettroni verso la Terra. “L’idea che queste onde possano energizzare gli elettroni che creano l’aurora risale a più di quattro decenni fa, ma questa è la prima volta che siamo stati in grado di confermare che funziona“, ha detto il fisico Craig Kletzing, dopo aver ricreato il processo in il laboratorio.

Lo studio

Per osservare da vicino il fenomeno, il team dell’università nordamericana ha utilizzato il Large Plasma Device (LAPD), una camera a vuoto cilindrica con un potente campo magnetico all’interno.

Dopo aver prodotto onde Alfvén nel plasma LAPD, gli scienziati hanno misurato la distribuzione della velocità degli elettroni in condizioni rilevanti per la formazione dell’aurora boreale. Durante l’esperimento, i ricercatori hanno scoperto che le onde di Alfvén trasferivano energia agli elettroni risonanti a una velocità simile alla fase di velocità delle onde. “Le misurazioni hanno rivelato che questo piccolo gruppo di elettroni subisce ‘accelerazione di risonanza’ dal campo elettrico delle onde Alfvén“, ha spiegato Howes.

Possiamo immaginare il fenomeno se prendiamo come esempio il surf: l’accelerazione si verifica proprio come un surfista che accelera alla velocità dell’onda che sta surfando.

Il fenomeno della “navigazione” degli elettroni nel campo magnetico di un’onda è un processo teorico noto come “smorzamento di Landau”. Attraverso simulazioni numeriche e modelli matematici, il team ha dimostrato che i risultati di questo esperimento corrispondono alla firma prevista del fenomeno.

Ciò significa, in pratica, che gli scienziati sono riusciti ad ottenere la prima prova diretta che le onde di Alfvén sono in grado di produrre elettroni accelerati e, di conseguenza, aurore boreali.

L’articolo scientifico è stato pubblicato sulla rivista Nature Communications.