À quoi ressemblerait le ciel si nous pouvions le voir en infrarouge ? Selon la longueur d’onde, vous ne verrez peut-être que de la vapeur d’eau dans l’air. Quelle est l’odeur de la lune ? À la poudre à canon, selon les astronautes. Y a-t-il du son dans l’espace ?
La réponse, comme toujours, est plus intéressante que simplement oui ou non. Dans l’espace interplanétaire, interstellaire ou intergalactique, nous ne pouvons entendre aucun son. Tout le monde sait grâce aux films fantastiques sur les extraterrestres que dans l’espace, personne ne peut vous entendre crier. Mais si nous parlons du son en général, au-delà des sens que les humains peuvent entendre, l’espace contient certainement des sons – et certains d’entre eux sont assez étonnants, écrit IFLScience.
Comment le son peut-il voyager dans l’espace ?
Le son est une vibration qui se propage dans le milieu sous la forme d’une onde. Il ne peut pas se propager dans un vide parfait, qui est en fait un vide absolu dépourvu de tout, y compris des particules, car il ne peut rien traverser. L’espace est certes un vide, mais il n’est pas parfait. Le Soleil émet constamment des particules. Ce flux est connu sous le nom de vent solaire et a une très faible densité. Bien qu’il y ait des flux et reflux, en fonction de l’activité du soleil, les scientifiques estiment qu’il y a entre 3 et 10 particules par centimètre cube sur l’orbite terrestre. Même au sommet du mont Everest, il existe une densité de milliards de milliards de particules.
Même si la densité dans l’espace interplanétaire est faible, les ondes se propagent toujours partout. Les missions spatiales Voyager avaient déjà quitté le système solaire, mais leur voyage interplanétaire d’une décennie leur a permis de mesurer les ondes qui se propagent à travers le plasma émis par le soleil sous forme de vent solaire.
Le bourdonnement de Saturne et le rugissement de Jupiter : la musique de l’univers
Lorsque le vent solaire vient du Soleil, il fait très chaud et se déplace à grande vitesse. Lorsqu’il se dilate vers l’extérieur, il se refroidit et sa densité diminue. Comme mentionné précédemment, les ondes sonores sont simplement des ondes qui voyagent à travers un milieu, et les plasmas interplanétaires pourraient être un tel milieu. Sur l’orbite terrestre, à 150 millions de kilomètres du Soleil, la vitesse du son est d’environ 50 kilomètres par seconde.
Plasma et vitesse du son
Le plasma est l’endroit où les idées reçues sur les ondes sonores disparaissent. Vous savez certainement que le son se propage plus vite dans un liquide que dans un gaz, et plus vite dans les solides que dans les liquides. Un exemple classique consiste à comparer l’air (environ 340 mètres par seconde), l’eau (1 480 mètres par seconde) et le fer (5 120 mètres par seconde). Mais comparées au plasma, ces vitesses sont faibles.
La raison de cette différence est que vous pouvez interpréter les ondes sonores comme des perturbations de pression se déplaçant dans un milieu. Sans entrer dans les mathématiques, la vitesse du son dépendra de la pression et inversement proportionnelle à la densité. Vous avez donc quelque chose de grand (chaud) divisé par quelque chose de petit (densité), ce qui rend la vitesse du son à travers le plasma beaucoup plus grande.
Mais bien que la vitesse du son dans le plasma soit élevée, le vent solaire se déplace plus rapidement. Les particules transportées par le vent se déplacent à des vitesses d’environ 200 à 750 kilomètres par seconde. Le vent solaire est donc intrinsèquement supersonique, ce qui finit par créer des effets amusants dans tout le système solaire. Ce qui est plutôt intéressant, c’est que les ondes de plasma atteignant la Terre depuis le Soleil ont une fréquence dans le spectre sonore qui s’étend d’environ 20 Hz à 20 kHz.
Cela signifie-t-il que nous pouvons entendre le bruit de ces vagues ? Eh bien, pas exactement. « Il y a très peu de plasma pour entendre directement le son », a déclaré le Dr Nigel Meredith, chercheur en météorologie spatiale au British Antarctic Survey. Mais ces ondes ont un effet sur la Terre qui nous permet de les entendre.
«C’est intéressant, car lorsque ces ondes arrivent sur Terre, elles sont dirigées par le champ magnétique terrestre vers l’ionosphère et converties en ondes radio», explique le Dr Meredith. – Nous avons donc cette conversion du plasma en ondes radio, puis nous les reconvertissons en son. Les fréquences de ces ondes ne changent pas, seulement le milieu dans lequel elles se propagent.
Entendre qu’une star est née
Les ondes de plasma existent partout dans l’univers où existe le plasma. Puisque le plasma est l’état de matière le plus abondant dans l’univers, cela signifie qu’il existe partout. La vitesse du son dans le milieu interstellaire (le gaz présent dans l’espace interstellaire) et la turbulence du plasma contenu dans ce gaz ont un impact majeur sur la naissance des étoiles.
Les étoiles naissent dans de grands nuages moléculaires. Le gaz dans les nuages se refroidit avec le temps. Les régions où il fait plus froid sont plus denses et lorsqu’elles dépassent une certaine densité, elles s’effondrent sous leur propre gravité pour former une étoile. Le taux de formation d’étoiles dans les grands nuages moléculaires est très inefficace. Seulement 1 % du gaz se transforme en étoiles, et les astronomes pensent que cela est dû à la turbulence, c’est-à-dire à des changements chaotiques des pressions et des vitesses du milieu en question. En mesurant ces mouvements et la vitesse du son dans le plasma, les scientifiques peuvent estimer combien de nouvelles étoiles vont naître.
Mais les sons ne s’arrêtent pas après la naissance des étoiles. L’intérieur des étoiles regorge d’ondes qui se propagent à la vitesse du son, tout comme les tremblements de terre traversent la Terre. L’astronomie utilise en fait ces oscillations pour étudier l’intérieur des étoiles. Le violon ressemble à un violon en raison de sa forme, et les étoiles ont aussi des sons uniques. Les scientifiques peuvent mesurer ces sons en observant de petits changements dans la luminosité d’une étoile. Les oscillations résonantes provoquent des changements légers mais significatifs dans la quantité de lumière que nous recevons de l’étoile.
Cette méthode peut être utilisée pour mesurer la masse et l’âge d’une étoile. Ceci est très utile car l’âge et la masse d’une étoile sont importants à la fois dans le contexte d’une étoile individuelle et dans la façon dont nous percevons les propriétés des étoiles en tant que groupe. L’astrosismologie est un outil qui peut aller plus loin : différentes vibrations peuvent atteindre des couches à différentes profondeurs, permettant ainsi de comprendre les propriétés internes des étoiles. Des techniques similaires peuvent même être appliquées au Soleil.
Le ton le plus profond de l’univers
Si ces vibrations solaires ne vous suffisent pas, ne vous inquiétez pas. Il y a quelque chose qui peut être produit De vraies notes de musique : des trous noirs supermassifs. L’amas de la Vierge et l’amas de Persée contiennent tous deux une galaxie centrale avec un trou noir supermassif actif qui a généré des bulles de plasma se déplaçant à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. Ces vagues sont concentriques et séparées par des millions d’années. Dans le cas de la Coupe Persée, la note B est plate. Voir plus : Le géant produit la note musicale la plus basse de l’univers (son)
On ne peut pas évoquer les trous noirs sans évoquer les fusions et les ondes gravitationnelles. Ce sont également des oscillations (de l’espace-temps lui-même, et non d’un milieu) que les physiciens appellent « gazouillis ». Différents types d’événements de fusion ont des sonneries différentes.
Pouvons-nous entendre des sons dans l’espace ?
C’est toujours une question de localisation, mais c’est aussi une question de composition atmosphérique. Si nous supposons un instant que nous pouvons survivre à des températures infernales, à des conditions acides ou à des pressions incroyables, cela nous donne un large éventail d’endroits dans le système solaire où nous pouvons aller et trouver des sons étranges. Toutes les planètes (sauf Mercure) et Titan, la lune de Saturne, ont de grandes atmosphères. Si l’on regarde uniquement les planètes géantes, Uranus et Neptune auront une vitesse du son inférieure à celle de Saturne et Jupiter.
C’est parce qu’ils sont plus frais. Les chercheurs pensent que l’envoi d’une sonde équipée d’un microphone sur les planètes pourrait en fait donner un aperçu des différentes couches dues aux changements dans la vitesse du son. Aucune mission de ce type n’est prévue, mais des microphones ont été utilisés sur des planètes semblables à la Terre.
Les missions Vénus 13 et 14 de l’ère soviétique disposaient d’instruments permettant de mesurer les ondes sonores sur Vénus au début des années 1980, ce qui permettait de mesurer la vitesse du vent sur la planète. Le rover Perseverance de la NASA dispose également d’un microphone qui a été utilisé pour mesurer le son de ses lasers et même le tout premier son d’un diable de poussière. Fait intéressant, grâce à l’instrument, les chercheurs ont pu estimer la vitesse du son sur Mars, qui est légèrement inférieure à celle sur Terre.
Écoutez le son de la lune de Jupiter
Les sons y voyagent à une vitesse d’environ 240 mètres par seconde. Mais sur Mars, cela a un effet particulier. Étant donné que l’atmosphère est composée presque exclusivement de dioxyde de carbone et qu’elle est sous basse pression, quelque chose d’étrange se produit si les sons sont plus forts que 240 Hz (juste en dessous du do médian sur un piano). Molécules de dioxyde de carbone2 Ils ne peuvent pas amortir leurs vibrations et la vitesse du son est 10 mètres par seconde plus élevée pour ce bruit.
Le son n’est peut-être pas le plus utile à nos sens lorsqu’il s’agit d’exploration spatiale, mais l’univers regorge de ces ondes, que nous les entendions ou non.
