La musica dell'universo, dal ronzio dei buchi neri al suono rarefatto delle onde gravitazionali
Scienza e Fisica Quantistica
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Che cos'è il suono e come si propaga? Nell'ultimo numero di Scienza e Conoscenza Suono quantico, tutto vibra: dal DNA alle Galassie nell'Universo parliamo della forma del suono e delle sue particolarità
Redazione - Scienza e Conoscenza - 06/12/2018
Un'estratto da Scienza e Conoscenza n.66
Le onde sonore non possono viaggiare attraverso il vuoto dello spazio, ma possiamo riconoscere i suoni dell’Universo osservando le onde elettromagnetiche registrate da dispositivi chiamati spettrografi, installati su potenti telescopi sparsi nel globo. Questo ci consente di ascoltare molte parti dell’Universo, come i rintocchi delle stelle che nascono o muoiono, il coro di un quasar all’interno di una galassia e molto altro ancora.
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Che cos’è il suono
Il suono è una forma di energia che a molti potrebbe sembrare scontata. Forse l’impressione prevalente che incoraggia questo atteggiamento è l’accettazione che sia naturale e abbondante come l’aria. Per le persone che subiscono una perdita dell’udito temporanea o permanente, la percezione del suono e dell’acustica ha implicazioni significative che creano limitazioni e richieste di adeguamenti considerevoli agli altri sensi di percezione e all’ambiente in cui operano. L’acustica, ovvero la scienza del suono, fornisce all’uomo una maggiore consapevolezza del proprio ambiente. Il suono è vibrazione. Quando una vibrazione . abbastanza veloce, la sentiamo come un tono, piuttosto che una serie di battiti. Il suono, come la luce o il calore, è un’onda. Tuttavia, una distinzione importante è che, a differenza della luce o del calore (radiazioni), il suono ha bisogno di un mezzo per viaggiare. I suoni richiedono la presenza di molecole o particelle per viaggiare da una regione all’altra. La vibrazione verso l’esterno di queste particelle vagabonde nella periferia della sorgente che spiega la produzione e la diffusione delle onde sonore. Una particella che gironzola proprio accanto a una corda pizzicata di una chitarra immersa nel movimento. Questa particella si muove e trasferisce la sua energia cinetica alla particella vicina, che poi la trasferisce alla sua vicina e così via, finché l’onda raggiunge i ricettori nel nostro orecchio e viene percepita come una nota. Pertanto, la ragione per cui i suoni non viaggiano nello spazio è perché non ci sono particelle. Detto questo, che dire delle particelle di gas, resti di esplosioni di supernova e altre particelle di polvere? Non possono propagare il suono? Stranamente, no. Queste particelle, a differenza di quelle sulla Terra, non sono abbastanza vicine o, per dirla in modo più elegante, non sono abbastanza compresse. Lo spazio è praticamente vuoto, quindi le particelle dell’esplosione vengono disperse immediatamente e di conseguenza non sono abbastanza dense da trasportare il suono.
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Suoni spaziali spettrali
Il suono è anche definito in termini di differenza di pressione. Mentre il suono viaggia attraverso l’aria, allunga e contrae la pressione dell’aria circostante. L’aria oscilla su e giù, e la differenza di tempo tra queste oscillazioni è nota come frequenza del suono. Questa frequenza è misurata in Hertz (una oscillazione al secondo). Il suono, come la luce, ha anche uno spettro. Gli esseri umani possono sentire solo suoni di frequenze tra 20 Hz e 20 kHz: tale intervallo è detto gamma acustica, in analogia con la gamma visibile di luce nello spettro elettromagnetico. Le frequenze inferiori a 20 Hz sono note come infrasuoni, mentre le frequenze superiori a 20 kHz sono gli ultrasuoni. Anche la percezione è altamente consequenziale. Non possiamo sentire le frequenze al di sopra o al di sotto della gamma acustica a causa dei vincoli dell’apparato uditivo. Ciò che etichettiamo e modelliamo come “suono” è un insieme di frequenze particolari a cui è sintonizzato il nostro orecchio. I suoni nello spazio possono essere rivelati indirettamente studiando la radiazione elettromagnetica emessa dalle nubi di polveri e gas attraversate dalle onde acustiche. I suoni nello spazio sono stati registrati dalla NASA con l’ausilio di apparecchi altamente sensibili, come l’Osservatorio a raggi X Chandra. Gli astronomi hanno scoperto un buco nero supermassiccio che “ronza” a 250 milioni di anni luce dalla Terra, risiedendo nell’ammasso di Perseo. Hanno osservato le increspature nel gas che riempivano questo ammasso, producendo la “nota” più profonda rilevata da qualsiasi oggetto nell’Universo. Questo un milione di miliardi di volte più profondo della più bassa frequenza di suono che possiamo sentire. Perseo è il gruppo più luminoso di galassie che diffonde raggi X, che lo rende il jukebox perfetto per trovare onde sonore nello spazio che riverberano attraverso il gas nel cluster. Si stima che l’impulso elettromagnetico sia stato generato dal movimento di gas caldo e magnetizzato che ingloba il buco nero.
