Científicos en Japón han capturado imágenes bidimensionales (2D) de la aurora boreal utilizando la cámara de imágenes polares hiperespectrales (HySCAI) recientemente desarrollada.
Histograma de (a) cámara de todo el cielo y (b) HySCAI, y (c) evolución temporal del espectro de emisión de auroras en el espacio promedio medido por HySCAI los días 20 y 21 de octubre de 2023. Crédito de la imagen: Yoshinuma et al., doi: 10.1186/s40623-024-02039-y.
La aurora boreal es un fenómeno luminoso natural que se produce como resultado de las interacciones entre las partículas precipitantes y los componentes de la atmósfera superior.
La mayor parte del espectro observado consta de líneas o bandas de átomos de nitrógeno y oxígeno neutros o ionizados.
Hay una variedad de colores distintos de la aurora, como el verde y el rojo, pero existen múltiples teorías sobre el proceso de emisión por el cual aparecen en los diferentes tipos de aurora, y para entender los colores de la aurora es necesario dividir la luz.
Se necesitan observaciones espectroscópicas (temporales y espaciales) integrales para estudiar en detalle la emisión de las auroras y los procesos de color.
«Monitoreamos la emisión de luz de un plasma en un campo magnético en el Dispositivo Helicoidal Grande (LHD)», dijeron el Dr. Katsumi Iida del Instituto Nacional de Ciencia de Fusión de Japón y sus colegas.
“Se han desarrollado diferentes sistemas para medir el espectro de la luz emitida por el plasma y se han estudiado procesos de transferencia de energía y emisión atómica y molecular”.
«Al aplicar esta tecnología y conocimiento a las observaciones de las auroras, podemos contribuir a la comprensión del centelleo de las auroras y estudiar el proceso de producción de energía para los electrones que conduce al centelleo de las auroras».
La cámara recientemente desarrollada, HySCAI, consta de una lente que cubre todo el cielo, una cámara de observación, un escáner galvanómetro, un espectrógrafo de rejilla y un multiplicador de carga de electrones.
«La observación de las auroras utiliza filtros ópticos para obtener imágenes de colores específicos, lo que tiene el inconveniente de una longitud de onda limitada y una baja resolución», afirman los investigadores.
“Por otro lado, una cámara hiperespectral tiene la ventaja de obtener la distribución espacial del espectro con una alta resolución de longitud de onda”.
«Iniciamos un plan para desarrollar una cámara de alta sensibilidad en 2018 combinando un espectrómetro de lente y una cámara EMCCD, que se usaron en el LHD, con un sistema óptico para escanear imágenes usando espejos galvanométricos».
«Se necesitaron cinco años desde la etapa de planificación para desarrollar un sistema altamente sensible capaz de medir la aurora a 1 kilorayil (1 kilorayil)».
“En mayo de 2023, este sistema se instaló en el Centro Espacial Esrang de la Corporación Aeroespacial Sueca en Kiruna, Suecia, que se encuentra justo debajo del cinturón de auroras y puede observar las auroras en alta frecuencia”.
«El sistema logró capturar imágenes hiperespectrales de la aurora, es decir, imágenes bidimensionales de la aurora divididas por longitud de onda».
equipo un trabajo Fue publicado en la revista. Tierra, planetas y espacio..
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Sr. Yoshinuma et al2024. Desarrollo de una cámara de imágenes de auroras hiperespectrales (HySCAI). Tierra, planetas y espacio. 76, 96; doi: 10.1186/s40623-024-02039-y
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