Análisis de datos en la relación entre la aparición de ondas ULF y la evolución del flujo de electrones relativistas en el cinturón de radiación externo

Abstract

Utilizando datos de la misión Van Allen Probes, estudiamos el comportamiento de los electrones relativistas en el cinturón de radiación externo, buscando correlaciones entre la ocurrencia de ondas ULF y la evolución del flujo de electrones a distintas altitudes durante tormentas geomagnéticas. Consideramos tormentas geomagnéticas abarcando energías desde 0.47 MeV hasta 5.2 MeV, entre enero de 2013 y noviembre de 2018. Clasificamos las tormentas según su intensidad, tipo de precursor y evolución del flujo de electrones en el cinturón de radiación. Estudiamos la ocurrencia de onda a través de la potencia magnética bajo fundamentos de la teoría de ondas MHD, analizando las fluctuaciones paralelas y perpendiculares respecto al campo magnético de fondo, asociadas a modos de onda compresionales y de Alfvén. Nuestros resultados muestran que, al considerar todas las tormentas, las fluctuaciones paralelas indican una mayor correlación entre la potencia magnética de onda y la razón del flujo. Sin embargo, las fluctuaciones perpendiculares señalan menores anticorrelaciones entre dichas cantidades. Además, observamos que, en la fase principal de las tormentas, las regiones internas revelan posible interacción resonante, mientras que, durante la fase de recuperación, la resonancia se extiende en gran parte del cinturón de radiación externo. Al clasificar las tormentas geomagnéticas, encontramos que las tormentas intensas, las con precursor ICME y aquellas ligadas a un aumento del flujo muestran correlaciones significativas en los bordes del cinturón de radiación externo. Por otro lado, las tormentas moderadas y las con precursor SIR, muestran correlaciones significativas principalmente en regiones centrales y externas del cinturón de radiación externo. Nuestros resultados enfatizan la necesidad de profundizar en el área incorporando nuevos factores para una comprensión más completa del fenómeno.

Using data from the Van Allen Probes mission, we study the behavior of relativistic electrons in the outer radiation belt, searching for correlations between the occurrence of ULF waves and the evolution of electron flux at different altitudes during geomagnetic storms. We consider geomagnetic storms spanning energies from 0.47 MeV to 5.2 MeV, between January 2013 and November 2018. We classify the storms according to their intensity, type of driver and evolution of the electron flux in the radiation belt. We study the occurrence of waves through magnetic power under the MHD wave theory, analyzing parallel and perpendicular fluctuations with respect to the background magnetic field, associated with compressional and shear Alfvén wave modes. Our results show that, when considering all storms, the parallel fluctuations indicate a greater correlation between the magnetic wave power and the flux ratio. However, perpendicular fluctuations indicate lower anticorrelations between these quantities. Furthermore, we observe that, in the Main Phase of storms, the inner regions reveal possible resonant interaction, while, during the Recovery Phase, the resonance extends over much of the outer radiation belt. When classifying geomagnetic storms, we find that intense storms, those with ICME precursors, and those linked to increased flux show significant correlations at the edges of the outer radiation belt. On the other hand, moderate storms and SIR driver storms show significant correlations mainly in central and external regions of the outer radiation belt. Our results emphasize the need to delve deeper into the area by incorporating new factors for a more complete understanding of the phenomenon.