Científicos de Japón capturaron imágenes de auroras bidimensionales (2D) de espectro completo utilizando la recientemente desarrollada Cámara Hiperespectral para Imágenes Aurorales (HySCAI).
Keograma de (a) cámara de todo el cielo y (b) HySCAI, y (c) evolución temporal del espectro de emisión auroral promediado espacialmente medido por HySCAI el 20 y 21 de octubre de 2023. Crédito de la imagen: Yoshinuma y otros., 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 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.
«Hemos observado la emisión de luz del plasma en un campo magnético en el Dispositivo Helicoidal Grande (LHD)», dijeron el Dr. Katsumi Ida del Instituto Nacional de Ciencia de Fusión de Japón y sus colegas.
“Se han desarrollado varios 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”.
«Al aplicar 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 origen a la luminiscencia auroral».
La cámara recientemente desarrollada, HySCAI, consta de una lente que cubre todo el cielo, una cámara de monitoreo, un escáner galvanómetro, un espectrógrafo de rejilla y un dispositivo multiplicador de electrones acoplado a carga.
“La observación de las auroras utiliza filtros ópticos para obtener imágenes de colores específicos, lo que tiene la desventaja de una longitud de onda de adquisición limitada y de baja resolución”, dijeron los investigadores.
“Por otro lado, una cámara hiperespectral tiene la ventaja de obtener una distribución espacial del espectro con una alta resolución de longitud de onda”.
«Iniciamos un plan para desarrollar una cámara hiperespectral de alta sensibilidad en 2018, combinando un espectrómetro de lente con una cámara EMCCD, que se había utilizado en LHD, con un sistema óptico de escaneo de imágenes que utiliza espejos galvanométricos».
«Se necesitaron cinco años desde la etapa de planificación para desarrollar un sistema altamente sensible capaz de medir auroras a 1kR (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 con alta frecuencia».
“El sistema pudo adquirir imágenes hiperespectrales de las auroras, es decir, imágenes bidimensionales de ellas divididas por longitud de onda”.
el equipo trabajar fue publicado en la revista Tierra, planetas y espacio..
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M. Yoshinuma y otros. 2024. Desarrollo de una cámara hiperespectral para imágenes de auroras (HySCAI). Tierra Planetas Espacio 76, 96; doi: 10.1186/s40623-024-02039-y
