Rare RED Aurora Display “SAR arc” over Dark Sky® Alqueva Observatory in Portugal on 24th April 2023


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After checking many elements with so many coincidences I have now almost 99,9% certain that two nights ago, from 23th to 24th April, when I was over night at the official Observatory of Dark Sky® Alqueva, in Cumeada village, Portugal, capturing my latest deep sky target in a region of the sky full of galaxies known as Markarian’s Chain, I captured the rare moment of a red aurora borealis display glowing over Alqueva, as low as 38º latitude. It happened during the strong burst of activity with a severe magnetic storm reaching a geomagnetic K-index level of 8 between 00h45 and 02h15 (local time +1UT), and then decreasing to a Level k5. I had one of my cameras pointing to west region on a 300mm lens, covering a short field of view. We had a dark starry night, the sky was clear as shown on radar images. Our SQM system at the Observatory was registering the peak measurement of the red glowing light exactly at the same time that I had it visible on my images and the report from Spaceweather alert. Unfortunately I was too tired after a few consecutive nights shooting and was napping a bit between tasks and while my telescopes were working. I didn’t had my fish-eye all sky lens with me, so I had installed only one extra camera with a wide angle, which was pointing to the Milky Way – opposite direction – and started around 2AM when the level decreased suddenly, being registered only at the beginning of the time lapse. But fortunately the close-up deepsky sequence that covers the galaxy field, was showing at the end of the video an incredible red display which last for about 1h. In a question of a few minutes all the sky was fulfilled by an intense red glow coming apparently from “nowhere”, which impels me to believe that this could only be the result of an extreme aurora activity that was visible from all over northern Europe. My friend and TWAN colleague Alan Dyer pointed me to most plausible cause, an even rare type of auroras called SAR arc (Stable Auroral Red) arcs which were only discovered in 1956. Alan mentioned that “in the northern hemisphere, SARs occur south of the main aurora, and would be seen before any aurora itself appears at lower latitudes. They are almost always sub-visual but cameras pick them up easily”. I never saw something like that in my life, and it was not visible with naked-eye, I only noticed after being notified by Spaceweather alerts about the undergoing storm, and after checking if my deepsky camera was focused, but I remember to look up and think on that “weird reddish” light visible on my lcd screen, and even checked if the white balance was ok, but everything was set up properly as expected. Finally, I looked up to visually confirme if the sky was clean, and it was totally clear. Normally from Alqueva, I usual get green airglow on my photos, as red airglow is normally well seen in high altitude places, like Atacama or La Palma, and is indeed faint comparing to the level of brightness I get on histogram. We have confirmed and radar images shows that the sky was clear too, but I even checked the images from two nights before when I was capturing the same region of the sky but had a few high clouds and the appearance on the image is completely different, the image tends to be more pale white and faint galaxies simply vanish while stars shows a diffuse halo or a glow around them. And during the red aurora display the galaxies were still sharp as before and keep revealing the faint dusty oblong shape. Plus after checking Spaceweather website, I saw that an NLC camera located in Southern Spain (37ºN) captured the Northern Lights too, as well in Calar Alto Observatory.

Conclusion, I think that 24th April 2023 is probably an historic date and special moment for me, as the last confirmed reports about auroras in Portugal were from 85 years ago, on 25th de January 1938, and 66 years ago, on 21th January 1957 according to same archive news about this event, and none of them were about “SAR arc”.

The mosaic above shows single shot images from the time lapse sequence, regarding the wide field camera, and images from the left telescope lens. Centered reddish images was related with the middle of the most intense display around 01h38 (local time, with DST active is +1hUT) | PT: O mosaico acima mostra as imagens de disparo único a apartir da sequência time lapse, em relativas à câmara de grane campo  e imagens do telescópio da esquerda a 300mm. A imagem avermelhada central é relativa ao meio do evento quando aintgiu a maior intensidade por volta das 01h38 (hora local, com horário de verão ativo é +1hUT).


PT
: Depois de verificar vários elementos e tantas coincidências, tenho agora quase 99,9% de certeza que poderei afirmar sem grande margem para dúvidas que há duas noites atrás, de 23 para 24 de Abril, quando pernoitei no Observatório Oficial do Dark Sky® Alqueva, na vila da Cumeada, Portugal, enquanto captava o meu mais recente objecto de céu profundo em uma região do céu cheia de galáxias conhecida como “Markarian Chain”, captei um raro momento que poderá ficar para a história, de o aparecimento de uma aurora boreal vermelha brilhando sobre os céus do Alqueva, a uma baixa latitude de 38ºN. Aconteceu durante um breve momento de actividade extrema com uma forte tempestade magnética atingindo um nível geomagnético (K-index) de K8 entre 00h45 e 02h15 (hora local portuguesa +1UT), e diminuindo no espaço de uma hora e quase repentinamente, para um nível k5. Eu tinha uma das minhas câmaras apontando para a região sudoeste a cerca de 60º de altura com uma lente de 300 mm, cobrindo um pequeno campo de visão. Tivemos uma noite escura e estrelada, o céu estava límpido como mostram as imagens de radar. O nosso sistema SQM no Observatório que mede em permanência a escuridão do céu, registou a medição de pico da luz vermelha brilhante exactamente ao mesmo tempo em que eu a tinha visível nas minhas imagens e no relatório do alerta Spaceweather. Infelizmente eu estava muito cansado depois de algumas noites consecutivas a fotografar e sem praticamente dormir e estava a dormitar um pouco entre tarefas, enquanto os meus telescópios trabalhavam. Eu não tinha a minha lente olho de peixe de 8mm (all sky) comigo, então instalei apenas uma câmara extra com grande angular, que apontava para a Via Láctea – direcção oposta – e que começou a fotografar por volta das 2 da manhã, quando o nível caiu repentinamente, estando registado apenas no início do time lapse. Mas felizmente, a sequência de céu profundo que cobre o campo da galáxias mostra no final do vídeo uma incrível luz vermelha intensa que durou cerca de 1h. Em questão de minutos todo o céu foi preenchido por um intenso brilho vermelho vindo aparentemente “do nada”, o que me leva a crer que isso só poderia ser resultado da actividade extrema das auroras boreais visível em todo o norte da Europa. O meu amigo e colega do TWAN Alan Dyer indicou-me a causa mais plausível, um tipo ainda mais raro de auroras chamado SAR arc (Stable Auroral Red) que só foi descoberto em 1956. Alan mencionou que “no hemisfério norte, os SARs ocorrem ao sul da aurora principal, e deveriam ser vistos antes que qualquer aurora aparecesse em latitudes mais baixas. Eles são quase sempre subvisuais, mas as câmaras conseguem captá-los facilmente” acrescenta. Eu nunca vi algo assim na minha vida, e não era visível a olho nu, só notei depois de ser avisado pelos alertas do Spaceweather sobre a tempestade em andamento, e depois de verificar se a minha câmara deepsky estava focada, mas recordo-me de olhar para cima e pensar naquela luz “avermelhada estranha” visível
no meu lcd, e até verificar se o balanço de brancos estava ok, mas tudo foi configurado correctamente conforme o esperado. Por fim, olhei para cima para confirmar visualmente se o céu estava limpo e estava totalmente limpo. Normalmente do Alqueva, costumo obter airglow verde (luminescência fotoquímica da atmosfera) nas minhas fotos, já que o airglow vermelho é normalmente mais comum em locais de grande altitude, como o Atacama ou La Palma, e é realmente fraco em comparação com o nível de brilho que obtivera no histograma. Confirmámos e as imagens do radar mostram que o céu também estava limpo, mas até verifiquei as imagens de duas noites anteriores, enquanto captava a mesma região do céu mas com algumas nuvens altas visíveis e a aparência na imagem é completamente diferente, a imagem tende a ser mais esbranquiçada e  pálida e as galáxias fracas simplesmente desaparecem enquanto as estrelas mostram um halo difuso ao seu redor. Durante a exibição desta rara aurora vermelha, as galáxias continuaram nítidas como antes, a revelar a sua forma oblonga empoeirada e ténue. Além disso, depois de verificar o site do Spaceweather, vi que uma câmera NLC localizada no sul da Espanha (37ºN) também captou as auroras boreais, assim como o Observatório Espanhol de Calar Alto.

Conclusão, penso que o dia 24 de abril de 2023 é provavelmente uma data histórica e um momento especial para mim, pois os últimos relatos confirmados sobre auroras em Portugal datam de há 85 anos, a 25 de janeiro de 1938, e há 66 anos, a 21 de janeiro de 1957, segundo  alguns arquivos de notícias sobre este evento, e nenhuma delas foi sobre um “SAR arc”.

 

   

Below are a graphic with our SQM system showing the measurments at the Observatory that night, as well as a radar infrared image with a cloud cover above Iberian Peninsula. PT: Abaixo está um gráfico com nosso sistema SQM mostrando as medições no Observatório naquela noite, bem como uma imagem de radar infravermelho com a cobertura de nuvens sobre a Península Ibérica.


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