Body text
Poollicht (of aurora) is de meest spectaculaire manifestatie van de complexe wisselwerking tussen de zonnewind en de magnetosfeer en ionosfeer van de aarde.
Het wordt doorgaans bestudeerd met behulp van radar en optische metingen. De meeste optische waarnemingen gebruiken camera’s uitgerust met smalbandfilters of RGB-filters, die het poollicht nauwkeurig vastleggen, maar echter beperkt is tot enkele specifieke golflengten (die overeenkomen met emissielijnen van de hoge atmosfeer).
Er bestaan wereldwijd slechts enkele spectrografen. Een spectrograaf is in staat om gelijktijdig de poollichtintensiteit op alle golflengen binnen een breed golflengtebereik vast te leggen. Zo zijn er:
- de MISS2- (The Meridian Imaging Svalbard Spectrograph) en ASG- (Auroral SpectroGraph) instrumenten in Svalbard (gelegen binnen de magnetische poolkap),
- twee TREx- (TRansition Region Explorer) spectrografen in Canada (eentje gelegen in de poollichtovaal en eentje ten zuiden ervan), en
- een bijkomende spectrograaf in het Chinese ZhongChen station in Antarctica.
Daarom was er nood aan een dergelijke poollichtspectrograaf in Scandinavië. Bovendien kan zo een instrument bijdragen aan de studie van de recent ontdekte en mysterieuze continuüm-emissies, geassocieerd met sterk dynamisch poollicht.
Installatie
Voor die reden hebben we in oktober 2023 het ASIS- (Auroral Spectrograph In Skibotn) instrument geïnstalleerd in het observatorium van Skibotn, als een samenwerking tussen het BIRA (België), IPAG (Frankrijk) die voor de financiering zorgden, en UiT (Norway) als gastinstelling.
ASIS gebruikt een kleine telescoop met een cirkelvormig gezichtsveld van ongeveer 4°, gericht langsheen de magnetische veldlijnen om poollicht op te vangen (zie Figuur 1). Het licht wordt via een optische vezel naar de spleet van de spectrograaf gebracht. Die beschikt over drie verwisselbare diffractieroosters. Het gekozen rooster splitst het binnenkomende licht volgens golflengte en produceert een spectrum op de CCD-camera, die gekoeld wordt met een Peltier-element.
Waarnemingen
Sinds oktober 2023 heeft ASIS ononderbroken gegevens verzameld, ondanks de moeilijke arctische waarnemingsomstandigheden. ASIS werkt volledig automatisch. Waarnemingen starten vanzelf na zonsondergang en eindigen net voor zonsopgang. Het instrument kan vanop afstand worden bestuurd, bijvoorbeeld om een ander diffractierooster te selecteren, om de belichtingstijd van de opnames aan te passen, of zelfs om de breedte van de spleet van de spectrograaf te wijzigen.
Tot dusver werd een diffractierooster gebruikt met 300 lijnen/mm en een spleet van 100 mm breed, wat leidt tot een golflengtebereik van 400 tot 700 nm met spectrale resolutie van ~ 0.3 nm. ASIS werd on-site gekalibreerd in februari en oktober 2024, dankzij referentielampen voorzien door onze collega’s van het B.RCLab. De gegevens worden elke dag gedownload en gearchiveerd op het BIRA. Na kalibratie worden ze ter beschikking gesteld via de daartoe opgezette ASIS website.
Een voorbeeld van een dergelijk ASIS-spectrum, bekomen tijdens een geomagnetische substorm, wordt getoond in Figuur 2. Het illustreert hoe rijk het spectrum wel is. Het toont dat er veel meer informatie vervat zit in een dergelijk spectrum dan in de enkele emissielijnen waarop doorgaans ingezoomd wordt, bij 427.8 nm (blauw), 557.7 nm (groen) en 630.0 / 636.4 nm (rood). De schaal op de vertikale as werd zo gekozen dat de minder intense emissies goed zichtbaar zijn.
ASIS is momenteel de enige spectrograaf binnen het poollichtovaal in Scandinavië. Bovendien is de sterrenwacht van Skibotn gesitueerd op slechts 2 km van de centrale site van de toekomstige EISCAT_3D radar. ASIS zal daarom uiterst waardevolle gegevens verzamelen, complementair aan de radarmetingen en aan andere optische metingen die in de omgeving worden uitgevoerd. Dit opent perspectieven voor uitgebreide internationale samenwerking.
