¿Por qué las auroras de la gran tormenta solar eran rojas?

El viernes (10), la mayor tormenta solar desde 2023 azotó la Tierra y produjo espléndidas luces del norte y del sur en muchas regiones del planeta. La mayoría de ellas, sin embargo, eran de color rojizo, a diferencia de las auroras «normales», que suelen ser verdes. ¿Por qué ocurrió esto?

• Vea fotos de la aurora boreal después de una tormenta solar extrema
• Comprenda por qué la tormenta solar (10) del viernes fue tan fuerte

Las auroras son causadas por partículas cargadas emitidas por el Sol a través de eyecciones de masa coronal. La mayoría de estas partículas son desviadas por el campo magnético de la Tierra, pero eventos más intensos pueden terminar de una manera más compleja.

Cuando la nube de partículas avanza muy rápidamente, algunas de ellas (especialmente los electrones) pueden penetrar el campo magnético de la Tierra e interactuar con la atmósfera superior del planeta, en particular con las moléculas de oxígeno (O²).

En este proceso, la molécula de O² se divide en dos átomos de oxígeno individuales, pero hay otro detalle: estos átomos estarán en estado excitado. Esto significa que los electrones de estos átomos absorben la energía de la colisión y se mueven de una capa interna a una capa externa.

En otro tipo de procesos que involucran luces de colores, el mecanismo es el mismo. Por ejemplo, el sodio produce un color amarillo anaranjado cuando se energiza; Por eso se utiliza en lámparas desde hace casi un siglo. Aunque cada vez más raras, la coloración de estas luces es casi inconfundible.

Para emitir luz amarilla (fotón), el electrón excitado en el átomo de sodio necesita “relajarse”, lo que hace que pierda la energía adquirida cuando fue energizado. Esta energía “extra” se emite en forma de fotón y, como hay muchos átomos de sodio dentro de la lámpara, se produce mucha luz.

Sin embargo, en la parte superior de la atmósfera terrestre las condiciones son muy diferentes y, por tanto, los resultados se vuelven aún más increíbles. Mientras que el átomo de sodio permanece en estado excitado durante unas 17 milmillonésimas de segundo antes de emitir un fotón, los átomos de oxígeno que producen las auroras no tienen derecho a relajarse tan rápidamente.

Aquí es donde entra una de las grandes diferencias entre ambos ejemplos: el sodio se concentra en forma de gas dentro de la lámpara, donde sufre presión, y en la parte superior de la atmósfera tiene una presión muy baja. En la lámpara, los átomos tienen poco espacio y se energizan fácilmente, a diferencia de las moléculas de oxígeno en la capa atmosférica superior.

Resulta que para el oxígeno que quiere emitir un fotón, es una gran ventaja estar en un ambiente con menor presión atmosférica. La razón es que entra en estados excitados en los que tiene “prohibido” relajarse mediante la emisión de luz, pero aún puede emitirla mediante un proceso específico.

Este proceso es el improbable salto de un estado llamado “¹S” al estado “¹D”, algo que requiere mucho tiempo: tarda casi un segundo en ocurrir, muy lento en comparación con el proceso de relajación del sodio. Por tanto, el oxígeno que quiere emitir luz verde agradece la ausencia de presión en la parte superior de la atmósfera.

Pero ¿qué pasa con la luz roja?

Desafortunadamente para nuestros átomos de oxígeno, todavía no pueden relajarse, ni siquiera con la emisión de un fotón verde. Esto sólo puede ocurrir con otra transición aún más improbable, que lo lleve del estado ¹D al estado ³P. Éste, a su vez, emite luz roja.

Si el oxígeno tarda casi un segundo en producir un fotón verde, tardará unos dos minutos antes de que se relaje para emitir el rojo. Por lo tanto, el rojo sólo aparece a altitudes aún mayores que el verde, ya que aquí es donde los átomos tendrán más tiempo para relajarse antes de volver a chocar con otra partícula.

Finalmente, como las regiones más altas de la atmósfera están enrarecidas y tienen una baja densidad de oxígeno, se necesita una cantidad mucho mayor de partículas solares para producir luz roja, en comparación con la cantidad de partículas capaces de producir luz verde en la atmósfera inferior.

Fuente: La conversación