Nieuw onderzoek door een team van natuurkundigen, onder leiding van de Universiteit van Iowa, heeft het definitieve bewijs opgeleverd dat de helderste poollichten worden geproduceerd door sterke elektromagnetische golven die optreden tijdens geomagnetische stormen.
De zogeheten Alfvén-golven versnellen elektronen in de richting van de aarde, waarna de deeltjes hun bekende lichtshow in de atmosfeer produceren (Nature Communications).
Al meer dan veertig jaar vermoedden wetenschappers dat poollicht ontstaat doordat energierijke deeltjes afkomstig van de zon – zoals elektronen met snelheden van ongeveer 75 miljoen kilometer per uur – langs de magnetische veldlijnen van de aarde ‘neerregenen’ in de bovenste atmosfeer, waar ze in botsing komen met zuurstof- en stikstofmoleculen.
Daardoor raken de moleculen in aangeslagen toestand.
De energie die ze daarbij hebben verkregen zenden ze vervolgens weer uit in de vorm van zichtbaar licht van verschillende golflengten (kleuren).
Dit vermoeden werd ondersteund door ruimtemissies die vaak Alfvén-golven aantroffen die zich boven poollicht richting aarde verplaatsten, en onderweg vermoedelijk elektronen versnelden.
Dit proces is enigszins vergelijkbaar met een surfer die een golf ’vangt’ en meer snelheid krijgt terwijl hij met de golf meebeweegt.
Het definitieve bewijs voor dit scenario ontbrak echter nog. De natuurkundigen hebben de bevestiging uiteindelijk gevonden door middel van experimenten die zijn uitgevoerd met het Large Plasma Device (LPD) in de Basic Plasma Science Facility van de Universiteit van Californië in Los Angeles.
De onderzoekers hebben met behulp an numerieke simulaties en wiskundige modellen aangetoond dat de resultaten van hun experimenten overeenkwamen met de voorspelde signatuur van de zogeheten Landau-demping – het fysische verschijnsel waarop de ‘surfhypothese’ is gebaseerd.
De overeenstemming tussen experiment, simulaties en modellering vormt het eerste directe bewijs dat Alfvén-golven inderdaad elektronen kunnen produceren die zoveel snelheid hebben dat ze poollichten in de aardatmosfeer kunnen veroorzaken. (EE)
(Image Credit: ESA)
