Ibland en mörk natt nära polerna, himlen pulserar ett diffust sken av grönt, lila och röd. Till skillnad från den långa, skimrande slöjor av typiska norrskensskärmar, dessa pulserande norrsken är mycket svagare och mindre vanliga. Medan forskare länge har vetat att norrsken är förknippat med solaktivitet, den exakta mekanismen för pulserande norrsken var okänd. Nu, ny forskning, med hjälp av data från NASA:s tidshistoria över händelser och makroskalainteraktioner under substorms—eller THEMIS—uppdrag och Japans utforskning av energitillförsel och strålning i georymd—förkortat till ERG, eller även känd som Arase—satellit, har äntligen fångat den saknade länken som är ansvarig för dessa norrsken. Svaret ligger i kvittrande vågor som rytmiskt pulserar partiklarna som skapar norrskenet.

Jordens magnetiska bubbla – magnetosfären – skyddar planeten från högenergistrålning som kommer från solen och det interstellära rymden, men under särskilt starka solhändelser, partiklar kan slinka igenom. Väl inne, partiklarna och energin de bär lagras på nattsidan av magnetosfären, tills en händelse, känd som en substorm, frigör energin. Elektronerna skickas sedan i fart ner i jordens övre atmosfär där de kolliderar med de andra partiklarna och producerar den karakteristiska glöden.

Pulserande norrsken, dock, har en lite annan orsak. Magnetosfären är hem för en typ av plasmavåg som kallas whistler mode chorus. Dessa vågor har karakteristiska stigande toner – som påminner om ljudet från fåglar som kvittrar – och kan effektivt störa elektronerna. När dessa vågor gör sitt uppträdande i magnetosfären, några av de elektroner som sprids av vågen rör sig ner i jordens atmosfär, orsakar pulserande norrsken.

Medan forskare länge har trott att denna mekanism är ansvarig för pulserande norrsken, de hade inga definitiva bevis förrän nu. Flerpunktsobservationerna från ERG-satelliten och markbaserade all-sky-kameror från THEMIS-uppdraget gjorde det möjligt för forskare att fastställa orsak och verkan, se händelsen från början till slut. Resultaten publicerades i tidskriften Natur .

Forskning gjord med NASA:s markbaserade kamera och Japans rymdfarkoster i det nära jordens laboratorium har tillämpningar längre bort. Körvågor har observerats runt andra planeter i solsystemet, inklusive Jupiter och Saturnus. Troligt, de processer som observeras runt jorden kan hjälpa till att förklara norrskensdrag på dessa gasjättar såväl som på planeter runt andra stjärnor. Resultaten hjälper också forskare att bättre förstå hur plasmavågor kan påverka elektroner - något som sker i processer över hela universum.