核融合科学研究所（NIFS）、京都大学、名古屋大学は、ハイパースペクトルカメラ（HySCAI）を用いて天文薄明時に青い光を放つ窒素イオン（N2+）オーロラの高度分布を観測することに成功した（ニュースリリース）。
オーロラは、宇宙からやってくる電子が地球の空気にぶつかって光る自然の現象。赤や緑、紫など、さまざまな色は「どんな原子や分子が光ったか」「どのようにエネルギーが変化したか」によって決まる。この光の中には、「どんな粒子が降ってきたのか」「大気がどんな状態か」といった情報が隠されている。
オーロラは地上から見ると空に広がって見えるが、実際にはどの高さで光っているのかを知るのは難しい問題だった。従来は、何台ものカメラを離れた場所に設置して立体的に撮影（ステレオ撮影）し、高さを推定していた。1台のカメラだけでは高さを知ることはできないと考えられていた。
研究グループは、実験室でのプラズマ研究からヒントを得た。そこでは粒子ビームを打ち込み、そのビームで励起された光と観測する視線の交わりから奥行きを知る手法が昔から使われていた。今回オーロラに応用されたのは、ビームの代わりに太陽の光で励起されたオーロラの発光（共鳴散乱光）。この光とカメラの視線の交点を利用することで、1台のカメラでも高さを推定できるようになった。
普通のカメラやフィルター付きの観測では、夜明けや夕暮れ（天文薄明）の時間になると、太陽光の反射と共鳴散乱光が混ざってしまい、区別が難しくなる。しかし、ハイパースペクトルカメラは光の色（波長）の情報を非常に細かく分けて観測できるため、両者を正確に分けて捉えることができた。
2023年10月21日早朝にスウェーデン・キルナで観測された青いオーロラについて、研究グループは核融合科学研究所が設置したハイパースペクトルカメラを用いて解析を行ない、オーロラを発光させているN2+の高度分布を精密に推定することに成功した。
夜間のオーロラ発光では、窒素イオンの発光は高度約130kmで最も強いことがよく知られている。しかし今回の夜明け（天文薄明時）観測では、発光強度の増加率が高度200kmで最大となることが明らかになり、少なくとも薄明時には高高度200kmの発光が非常に強く、窒素イオンが高い高度にまで存在している可能性が直接示された。
研究グループは，今後、国内外の大学・研究所と協力してこの学際研究を進展させ、世界のオーロラ研究の発展に寄与することが期待されるとしている。
