L'espace n'est pas un rien homogène. Entre divers objets, il y a des nuages de gaz et de poussière. Ce sont les vestiges d'explosions de supernova et le site de formation d'étoiles. Dans certaines régions, ce gaz interstellaire est suffisamment dense pour propager des ondes sonores, mais elles ne sont pas sensibles à l'ouïe humaine.
Y a-t-il du son dans l'espace ?
Lorsqu'un objet bouge - que ce soit la vibration d'une corde de guitare ou l'explosion d'un feu d'artifice - il affecte les molécules d'air à proximité, comme s'il les poussait. Ces molécules s'écrasent sur leurs voisines, et celles-ci, à leur tour, sur les suivantes. Le mouvement se propage dans l'air comme une vague. Lorsqu'il atteint l'oreille, la personne le perçoit comme un son.
Lorsqu'une onde sonore traverse l'air, sa pression fluctue de haut en bas comme l'eau de mer lors d'une tempête. Le temps entre ces vibrations s'appelle la fréquence du son et se mesure en hertz (1 Hz correspond à une oscillation par seconde). La distance entre les pics de pression les plus élevés est appelée la longueur d'onde.
Le son ne peut se propager que dans un milieu dont la longueur d'onde n'est pas supérieure àdistance moyenne entre les particules. Les physiciens appellent cela "la route conditionnellement libre" - la distance moyenne parcourue par une molécule après être entrée en collision avec l'une et avant d'interagir avec la suivante. Ainsi, un milieu dense peut transmettre des sons de courte longueur d'onde et vice versa.
Les sons à ondes longues ont des fréquences que l'oreille perçoit comme des sons graves. Dans un gaz dont le libre parcours moyen est supérieur à 17 m (20 Hz), les ondes sonores seront de trop basse fréquence pour être perçues par l'homme. On les appelle des infrasons. S'il y avait des extraterrestres avec des oreilles capables d'entendre des notes très graves, ils sauraient avec certitude si des sons peuvent être entendus dans l'espace.
Chanson du trou noir
À environ 220 millions d'années-lumière, au centre d'un amas de milliers de galaxies, un trou noir supermassif fredonne la note la plus grave que l'univers ait jamais entendue. 57 octaves en dessous du do médian, soit environ un million de milliards de fois plus profond que l'audition humaine.
Le son le plus profond que les humains peuvent entendre a un cycle d'environ une vibration tous les 1/20e de seconde. Un trou noir dans la constellation de Persée a un cycle d'environ une oscillation tous les 10 millions d'années.
Cela a été révélé en 2003, lorsque le télescope spatial Chandra de la NASA a découvert quelque chose dans le gaz remplissant l'amas de Persée: des anneaux concentrés de lumière et d'obscurité, comme des ondulations dans un étang. Les astrophysiciens disent qu'il s'agit de traces d'ondes sonores incroyablement basses fréquences. plus lumineux -ce sont les sommets des vagues où la pression sur le gaz est la plus grande. Les anneaux les plus foncés sont des dépressions où la pression est plus faible.
Un son que vous pouvez voir
Des gaz chauds et magnétisés tourbillonnent autour d'un trou noir, comme de l'eau tourbillonnant autour d'un drain. En se déplaçant, il crée un puissant champ électromagnétique. Assez fort pour accélérer le gaz près du bord d'un trou noir à presque la vitesse de la lumière, le transformant en énormes rafales appelées jets relativistes. Ils forcent le gaz à tourner latéralement sur son chemin, et cet effet provoque des sons étranges venant de l'espace.
Ils voyagent à travers l'amas de Persée à des centaines de milliers d'années-lumière de leur source, mais le son ne peut voyager que tant qu'il y a suffisamment de gaz pour le transporter. Il s'arrête donc au bord du nuage de gaz remplissant l'amas de galaxies de Persée. Cela signifie qu'il est impossible d'entendre son son sur Terre. Vous ne pouvez voir l'effet que sur le nuage de gaz. On dirait qu'on regarde à travers l'espace une caméra insonorisée.
Étrange planète
Notre planète laisse échapper un profond gémissement chaque fois que sa croûte bouge. Il n'y a alors aucun doute que les sons se propagent dans l'espace. Un tremblement de terre peut créer des vibrations dans l'atmosphère avec une fréquence de un à cinq Hz. S'il est suffisamment puissant, il peut envoyer des ondes subsoniques à travers l'atmosphère vers l'espace.
Bien sûr, il n'y a pas de limite claire entre l'atmosphère terrestre et l'espace. L'air devient peu à peu plus mince jusqu'à ce que finalementdisparaît tout à fait. De 80 à 550 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, le libre parcours moyen d'une molécule est d'environ un kilomètre. Cela signifie que l'air à cette altitude est environ 59 fois plus mince qu'il serait possible d'entendre un son. Il ne peut transporter que de longues ondes infrasonores.
Lorsqu'un séisme de magnitude 9,0 a secoué la côte nord-est du Japon en mars 2011, les sismographes du monde entier ont enregistré ses ondes traversant la Terre, et les vibrations ont provoqué des vibrations à basse fréquence dans l'atmosphère. Ces vibrations se sont rendues jusqu'à l'endroit où le champ de gravité de l'Agence spatiale européenne et le satellite stationnaire Ocean Circulation Explorer (GOCE) comparent la gravité de la Terre en orbite basse à 270 kilomètres au-dessus de la surface. Et le satellite a pu enregistrer ces ondes sonores.
GOCE embarque des accéléromètres très sensibles qui contrôlent le propulseur ionique. Cela permet de maintenir le satellite sur une orbite stable. Le 11 mars 2011, les accéléromètres de GOCE ont détecté un décalage vertical dans l'atmosphère très mince autour du satellite, ainsi que des changements ondulants de la pression atmosphérique, lors de la propagation des ondes sonores d'un tremblement de terre. Les propulseurs du satellite ont corrigé le décalage et stocké les données, qui sont devenues quelque chose comme un enregistrement d'infrasons de tremblement de terre.
Cette entrée a été classée dans les données satellitaires jusqu'à ce qu'une équipe de scientifiques dirigée par Rafael F. Garcia publie ce document.
Le premier son deunivers
S'il était possible de remonter dans le temps, jusqu'aux 760 000 premières années après le Big Bang, on pourrait découvrir s'il y a du son dans l'espace. À cette époque, l'univers était si dense que les ondes sonores pouvaient voyager librement.
À peu près au même moment, les premiers photons ont commencé à voyager dans l'espace sous forme de lumière. Après cela, tout s'est finalement suffisamment refroidi pour que les particules subatomiques se condensent en atomes. Avant que le refroidissement ne se produise, l'univers était rempli de particules chargées - des protons et des électrons - qui absorbaient ou diffusaient des photons, les particules qui composent la lumière.
Aujourd'hui, il atteint la Terre sous la forme d'une faible lueur du fond micro-onde, visible uniquement par les radiotélescopes très sensibles. Les physiciens appellent ce rayonnement relique. C'est la plus ancienne lumière de l'univers. Il répond à la question de savoir s'il y a du son dans l'espace. Le CMB contient un enregistrement de la plus ancienne musique de l'univers.
Lumière pour aider
Comment la lumière nous aide-t-elle à savoir s'il y a du son dans l'espace ? Les ondes sonores se propagent dans l'air (ou le gaz interstellaire) sous forme de fluctuations de pression. Lorsque le gaz est comprimé, il devient plus chaud. A l'échelle cosmique, ce phénomène est si intense que des étoiles se forment. Et quand le gaz se dilate, il se refroidit. Les ondes sonores se propageant à travers l'univers primitif ont provoqué de légères fluctuations de pression dans l'environnement gazeux, qui à leur tour ont laissé de subtiles fluctuations de température reflétées dans le fond cosmique des micro-ondes.
Utiliser les changements de température, la physiqueL'Université de Washington John Kramer a réussi à restaurer ces sons étranges de l'espace - la musique de l'univers en expansion. Il a multiplié la fréquence par 1026 fois pour que les oreilles humaines puissent l'entendre.
Donc, personne n'entend vraiment le cri dans l'espace, mais il y aura des ondes sonores se déplaçant à travers les nuages de gaz interstellaire ou dans les rayons raréfiés de l'atmosphère extérieure de la Terre.
