Le aurore sono tipicamente descritte come cortine di luce lentamente scintillanti che illuminano il cielo. Però, quando si verifica un'aurora esplosiva nota come rottura, a volte porta a un fenomeno di sfarfallio. Quando un'aurora tremola, la sua luminosità e il movimento in alcune aree cambiano rapidamente. Questo sfarfallio oscilla tipicamente in un periodo di 0,1 secondi, che è equivalente alla frequenza ciclotrone ionica degli ioni ossigeno.

Dr. Yoko Fukuda presso l'Università di Tokyo, Dr. Ryuho Kataoka dell'Istituto Nazionale di Ricerca Polare, e altri collaboratori hanno condotto un'osservazione continua di immagini ad alta velocità per tre anni presso il Poker Flat Research Range, Alaska, NOI., e ha identificato la fisica dietro lo sfarfallio. Hanno anche scoperto uno sfarfallio più veloce a velocità da 1/60 a 1/50 e 1/80 di secondo.

Il 19 marzo, 2016, i ricercatori hanno osservato un'aurora con luminosità che si è classificata tra le prime cinque di tutte le osservazioni dal 2014, ed è stato filmato con una fotocamera con velocità dell'otturatore di 1/160 di secondo. L'analisi dettagliata del filmato ha mostrato un'aurora tremolante ad alta velocità che vibrava con un periodo di 1/80 di secondo che si svolgeva durante il momento più luminoso della rottura.

"Lo sfarfallio ad alta velocità a 1/80 di secondo non può essere spiegato dai soli ioni di ossigeno. Ioni più leggeri, come quelli dell'idrogeno, si pensa che contribuiscano allo sfarfallio, " spiega il dottor Fukuda. "Il fatto che questo sfarfallio ad alta velocità sia stato osservato contemporaneamente allo sfarfallio con un tipico periodo di 1/10 di secondo può significare che l'aurora tremolante è stata causata da onde elettromagnetiche di ciclotroni ionici, che sono influenzati da entrambi gli ioni ossigeno e idrogeno."

Ad altitudini di diverse migliaia di chilometri, le onde di plasma sono eccitate dall'accelerazione di elettroni e ioni. Questi elettroni sono ciò che alla fine genera le aurore. Si assume che un complesso scambio di energia, in cui le onde di plasma sono influenzate da elettroni e ioni e viceversa, avviene qui.

"Oggetti astronomici con campi magnetici si trovano in tutto il cosmo, con la Terra che è uno di loro. Su tali oggetti, osserviamo l'eccitazione delle onde di plasma accelerando le particelle, e le interazioni tra onde di plasma e particelle, stanno accadendo dappertutto, " conclude il dottor Kataoka. "Tuttavia, La Terra è l'unico posto in cui possiamo osservare questi fenomeni in dettaglio. Comprendere il comportamento del plasma nello spazio esterno, e le interazioni tra onde di plasma e particelle è una questione fondamentale in geofisica. Continueremo a indagare su di loro in futuro".