Científicos en Japón han capturado imágenes bidimensionales (2D) de espectro completo de la aurora boreal utilizando la nueva Cámara Hiperespectral para Imágenes Aurorales (HySCAI).
Keograma de (a) la cámara de todo el cielo y (b) HySCAI, y (c) evolución temporal del espectro promediado espacialmente de la emisión de la aurora boreal medida por HySCAI el 20 y 21 de octubre de 2023. Crédito de la imagen: Yoshinuma et al., doi: 10.1186/s40623-024-02039-y.
La aurora es un fenómeno luminoso natural causado por las interacciones entre las partículas que precipitan y los constituyentes de la atmósfera superior.
La mayor parte del espectro observado consta de líneas o bandas de átomos de nitrógeno y oxígeno neutros o ionizados.
Existe una variedad de colores característicos de las auroras, como el verde y el rojo, pero existen varias teorías sobre el proceso de emisión por el cual aparecen en los diferentes tipos de auroras, y para entender los colores de las auroras es necesario descomponer la luz.
Se necesitan observaciones espectrales integrales (temporales y espaciales) para estudiar en detalle los procesos de emisión y los colores de las auroras.
«Observamos la emisión de luz del plasma en un campo magnético en el Gran Dispositivo Helicoidal (LHD)», dijeron el Dr. Katsumi Ida del Instituto Nacional Japonés de Ciencias de la Fusión y sus colegas.
“Se han desarrollado diferentes sistemas para medir el espectro de luz emitida por el plasma y se han estudiado los procesos de transporte de energía y emisión atómica y molecular. »
“Aplicando esta tecnología y conocimiento a las observaciones de auroras, podemos contribuir a la comprensión de la luminiscencia auroral y al estudio del proceso de producción de energía electrónica que da lugar a la luminiscencia auroral. »
La cámara recientemente desarrollada, HySCAI, consta de una lente que cubre todo el cielo, una cámara de vigilancia, un escáner galvanómetro, un espectrógrafo de rejilla y un dispositivo multiplicador de electrones acoplado a carga.
«La observación de la aurora boreal utiliza filtros ópticos para obtener imágenes de colores específicos, lo que tiene la desventaja de una longitud de onda de adquisición limitada con baja resolución», dijeron los investigadores.
“Por otro lado, una cámara hiperespectral tiene la ventaja de obtener una distribución espacial del espectro con alta resolución de longitud de onda. »
“En 2018, lanzamos un proyecto para desarrollar una cámara hiperespectral de alta sensibilidad combinando un espectrómetro de lente con una cámara EMCCD, que se había utilizado en el LHD, con un sistema óptico de escaneo de imágenes mediante espejos galvanométricos. »
“Se necesitaron cinco años desde la etapa de planificación para desarrollar un sistema altamente sensible capaz de medir las auroras a 1 kR (1 kilo-Rayleigh). »
“En mayo de 2023, este sistema se instaló en el Centro Espacial Esrange de la Corporación Espacial Sueca en Kiruna, Suecia, que se encuentra justo debajo del cinturón auroral y puede observar auroras en alta frecuencia. »
“El sistema adquirió con éxito imágenes hiperespectrales de la aurora, es decir, imágenes bidimensionales desglosadas por longitud de onda. »
el equipo trabajar fue publicado en la revista Tierra, planetas y espacio..
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Sr. Yoshinuma et al. 2024. Desarrollo de una cámara hiperespectral para imágenes de auroras (HySCAI). Tierra Planetas Espacio 76, 96; doi:10.1186/s40623-024-02039-y
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