Lo spazio non è un nulla omogeneo. Tra i vari oggetti ci sono nuvole di gas e polvere. Sono i resti delle esplosioni di supernova e il sito per la formazione stellare. In alcune aree, questo gas interstellare è abbastanza denso da propagare le onde sonore, ma non sono suscettibili all'udito umano.
C'è suono nello spazio?
Quando un oggetto si muove - che si tratti della vibrazione di una corda di chitarra o di un fuoco d'artificio che esplode - colpisce le molecole d'aria vicine, come se le spingesse. Queste molecole si schiantano contro le loro vicine e quelle, a loro volta, nelle successive. Il movimento si diffonde nell'aria come un'onda. Quando raggiunge l'orecchio, la persona lo percepisce come un suono.
Quando un'onda sonora attraversa l'aria, la sua pressione oscilla su e giù come l'acqua di mare durante una tempesta. Il tempo tra queste vibrazioni è chiamato frequenza del suono ed è misurato in hertz (1 Hz è un'oscillazione al secondo). La distanza tra i picchi di pressione più alti è chiamata lunghezza d'onda.
Il suono può propagarsi solo in un mezzo in cui la lunghezza d'onda non è superiore adistanza media tra le particelle. I fisici chiamano questa "strada condizionatamente libera" - la distanza media che una molecola percorre dopo essersi scontrata con una e prima di interagire con la successiva. Pertanto, un mezzo denso può trasmettere suoni a lunghezza d'onda corta e viceversa.
I suoni a onde lunghe hanno frequenze che l'orecchio percepisce come toni bassi. In un gas con un percorso libero medio maggiore di 17 m (20 Hz), le onde sonore avranno una frequenza troppo bassa per essere percepite dall'uomo. Si chiamano infrasuoni. Se ci fossero alieni con orecchie in grado di sentire note molto basse, saprebbero per certo se i suoni possono essere uditi nello spazio.
Canzone del buco nero
A circa 220 milioni di anni luce di distanza, al centro di un ammasso di migliaia di galassie, un buco nero supermassiccio emette la nota più bassa che l'universo abbia mai sentito. 57 ottave sotto il Do centrale, che è circa un milione di miliardi di volte più profondo dell'udito umano.
Il suono più profondo che gli esseri umani possono sentire ha un ciclo di circa una vibrazione ogni 1/20 di secondo. Un buco nero nella costellazione del Perseo ha un ciclo di circa un'oscillazione ogni 10 milioni di anni.
Ciò è venuto alla luce nel 2003, quando il telescopio spaziale Chandra della NASA ha scoperto qualcosa nel gas che riempiva l'ammasso di Perseus: anelli concentrati di luce e oscurità, come increspature in uno stagno. Gli astrofisici affermano che queste sono tracce di onde sonore a frequenza incredibilmente bassa. più luminoso -queste sono le cime delle onde dove la pressione sul gas è maggiore. Gli anelli più scuri sono depressioni dove la pressione è più bassa.
Suono che puoi vedere
Il gas caldo e magnetizzato vortica intorno a un buco nero, come l'acqua che vortica intorno a uno scarico. Mentre si muove, crea un potente campo elettromagnetico. Abbastanza forte da accelerare il gas vicino al bordo di un buco nero quasi alla velocità della luce, trasformandolo in enormi esplosioni chiamate getti relativistici. Forzano il gas a girare di lato e questo effetto provoca suoni inquietanti dallo spazio.
Viaggiano attraverso l'Ammasso di Perseo a centinaia di migliaia di anni luce dalla loro sorgente, ma il suono può viaggiare solo finché c'è abbastanza gas per trasportarlo. Quindi si ferma ai margini della nuvola di gas che riempie l'ammasso di galassie di Perseo. Ciò significa che è impossibile sentire il suo suono sulla Terra. Puoi vedere solo l'effetto sulla nuvola di gas. Sembra di guardare attraverso lo spazio una telecamera insonorizzata.
Strano pianeta
Il nostro pianeta emette un profondo gemito ogni volta che la sua crosta si muove. Allora non c'è dubbio se i suoni si propagano nello spazio. Un terremoto può creare vibrazioni nell'atmosfera con una frequenza da uno a cinque Hz. Se abbastanza forte, può inviare onde subsoniche attraverso l'atmosfera nello spazio esterno.
Ovviamente, non esiste un confine chiaro tra dove finisce l'atmosfera terrestre e dove inizia lo spazio. L'aria diventa gradualmente più sottile fino alla finescompare del tutto. Da 80 a 550 chilometri sopra la superficie terrestre, il percorso libero medio di una molecola è di circa un chilometro. Ciò significa che l'aria a questa altitudine è circa 59 volte più rarefatta di quanto sarebbe possibile sentire il suono. Può trasportare solo lunghe onde infrasoniche.
Quando un terremoto di magnitudo 9.0 ha scosso la costa nord-orientale del Giappone nel marzo 2011, i sismografi di tutto il mondo hanno registrato le sue onde che attraversavano la Terra e le vibrazioni hanno causato vibrazioni a bassa frequenza nell'atmosfera. Queste vibrazioni hanno viaggiato fino al punto in cui il campo gravitazionale dell'Agenzia spaziale europea e il satellite stazionario Ocean Circulation Explorer (GOCE) confrontano la gravità terrestre in orbita bassa a 270 chilometri sopra la superficie. E il satellite è stato in grado di registrare queste onde sonore.
GOCE ha a bordo accelerometri molto sensibili che controllano il propulsore ionico. Questo aiuta a mantenere il satellite in un'orbita stabile. L'11 marzo 2011, gli accelerometri del GOCE hanno rilevato uno spostamento verticale nell'atmosfera molto sottile attorno al satellite, nonché spostamenti ondulatori della pressione atmosferica, mentre le onde sonore di un terremoto si propagano. I propulsori del satellite hanno corretto l'offset e memorizzato i dati, che sono diventati qualcosa di simile a una registrazione a infrarossi di un terremoto.
Questa voce è stata classificata nei dati satellitari fino a quando un team di scienziati guidato da Rafael F. Garcia ha rilasciato questo documento.
Il primo suono in entratauniverso
Se fosse possibile tornare indietro nel tempo, a circa i primi 760.000 anni dopo il Big Bang, si potrebbe scoprire se c'è un suono nello spazio. A quel tempo, l'universo era così denso che le onde sonore potevano viaggiare liberamente.
Più o meno nello stesso periodo, i primi fotoni iniziarono a viaggiare nello spazio come luce. Dopodiché, tutto si è finalmente raffreddato abbastanza da consentire alle particelle subatomiche di condensarsi in atomi. Prima che si verificasse il raffreddamento, l'universo era pieno di particelle cariche - protoni ed elettroni - che assorbivano o diffondevano fotoni, le particelle che compongono la luce.
Oggi raggiunge la Terra come un debole bagliore dello sfondo delle microonde, visibile solo a radiotelescopi molto sensibili. I fisici chiamano questa radiazione reliquia. È la luce più antica dell'universo. Risponde alla domanda se c'è suono nello spazio. Il CMB contiene una registrazione della musica più antica dell'universo.
La luce per aiutare
In che modo la luce ci aiuta a sapere se c'è un suono nello spazio? Le onde sonore viaggiano nell'aria (o nel gas interstellare) sotto forma di fluttuazioni di pressione. Quando il gas è compresso, diventa più caldo. Su scala cosmica, questo fenomeno è così intenso che si formano le stelle. E quando il gas si espande, si raffredda. Le onde sonore che si propagavano nell'universo primordiale causavano lievi fluttuazioni di pressione nell'ambiente gassoso, che a loro volta lasciavano sottili fluttuazioni di temperatura riflesse nel fondo cosmico a microonde.
Usare i cambiamenti di temperatura, la fisicaL'Università di Washington John Kramer è riuscito a ripristinare questi suoni inquietanti dallo spazio: la musica dell'universo in espansione. Moltiplicò la frequenza per 1026 volte in modo che le orecchie umane potessero sentirlo.
Quindi nessuno sente davvero l'urlo nello spazio, ma ci saranno onde sonore che si muovono attraverso nubi di gas interstellare o nei raggi rarefatti dell'atmosfera esterna della Terra.
