Un universo di suoni

Quando le vibrazioni viaggiano nell'aria, possono entrare nel timpano umano dove vengono trasformate in segnali elettrici che il nostro cervello interpreta come suoni

Un universo di suoni
Un universo di suoni

Ogni suono inizia con una vibrazione. Quando queste vibrazioni viaggiano nell’aria, possono entrare nel timpano umano dove vengono trasformate in segnali elettrici che il nostro cervello interpreta come suoni. Queste vibrazioni possono provenire da molte fonti qui sulla Terra così come da quelle del nostro Sistema Solare e persino dal nostro Universo.

Il suono viaggia in un’onda e ha le sue proprietà distinte. Uno di questi è la frequenza, che è la misura di quanti picchi (o valli) di un’onda passano in un punto particolare in un certo periodo di tempo. La frequenza è più spesso misurata nell’unità di Hertz (Hz), che è il numero al secondo. In generale, gli esseri umani possono sentire nell’intervallo da 20 a 20.000 Hz. Un elefante può sentire una gamma al di sotto di quella che sentono gli umani, mentre cani e gatti sono sensibili a suoni a frequenza molto più alta.

Al di là del mondo animale, i suoni possono provenire da una varietà di fonti. Fenomeni naturali come il clima, i terremoti e persino i buchi neri possono produrre suoni a frequenza molto bassa e gli esseri umani sono riusciti a sfruttare il suono per miglioramenti tecnologici come l’imaging medico. I ricercatori possono anche prendere informazioni su oggetti o processi nel mondo naturale e convertire tali informazioni in suoni per saperne di più o per comunicarle in un modo diverso.

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Qui esploreremo come gli scienziati stanno usando l’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA e altri strumenti in tutto il mondo e nello spazio per studiare il cosmo attraverso il suono. Che provenga dalle corde vocali nelle nostre gole o dalla superficie del Sole, il suono gioca un ruolo prezioso nella nostra comprensione del mondo e del cosmo che ci circonda.

Galassia Perseo

Un buco nero canta.
Ammasso di Perseo: un ammasso di galassie a circa 250 milioni di anni luce dalla Terra.

L’osservazione di 53 ore di Chandra della regione centrale dell’ammasso di galassie Perseus ha rivelato caratteristiche ondulatorie che sembrano onde sonore. Le caratteristiche sono state scoperte utilizzando una speciale tecnica di elaborazione delle immagini per far emergere sottili cambiamenti di luminosità. Si pensa che queste onde sonore siano state generate da eventi esplosivi verificatisi intorno a un buco nero supermassiccio in Perseus A, l’enorme galassia al centro dell’ammasso.



I dati mostrano anche due vaste cavità a forma di bolla piene di particelle ad alta energia e campi magnetici. Queste cavità creano le onde sonore spingendo da parte il gas caldo che emette raggi X. L’altezza delle onde sonore si traduce nella nota di si bemolle, 57 ottave sotto il do centrale. Questa frequenza è oltre un milione di miliardi di volte più profonda dei limiti dell’udito umano.

Maggiori informazioni su questo risultato.

EX Idra

La concezione di questo artista mostra il sistema binario di stelle EX Hydrae, che consiste in una stella normale (a destra) e una nana bianca (a sinistra, al centro del disco). Conosciuta come variabile cataclismica, EX Hydrae fluttua nella luminosità dei raggi X mentre la nana bianca consuma gas dal suo compagno. Illustrazione: Christine Pulliam (CfA) (CfA)

Hydra in stile blues: Credit: G.Sonnert
Altri stili e variazioni di questa ” canzone delle star ”
Leggi la storia completa e ascolta tutti i risultati sul sito Web di Star Songs di Sonnert.

Star Songs: convertire i dati in suoni e musica

Gerhard Sonnert, ricercatore associato presso il Centro di Astrofisica | Harvard & Smithsonian, ha lavorato con Wanda Diaz-Merced, un’astronoma/informatica la cui cecità l’ha portata nel campo della sonificazione (trasformazione dei dati astrofisici in suono), così come Volkmar Studtrucker, un compositore, per trasformare la sonificazione dei dati astrofisici in musica.

Diaz-Merced ha perso la vista a vent’anni mentre studiava fisica e ora lavora regolarmente con un software che può aiutare a presentare i dati numerici come suoni, utilizzando l’altezza, il volume o il ritmo per distinguere tra i diversi valori dei dati. Diaz-Merced ha utilizzato l’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA di una sorgente chiamata EX Hydrae, un sistema binario costituito da una stella normale e una nana bianca. Conosciuta come variabile cataclismica, fluttua nella luminosità dei raggi X mentre la nana bianca consuma gas dal suo compagno.



Diaz-Merced ha programmato i dati dei raggi X di Chandra in un software speciale e li ha convertiti in suoni. Sonnert intuì allora che le note potevano diventare qualcosa di più armonioso per l’orecchio. Ha contattato Studtrucker che ha scelto brevi passaggi dalle note sonificate, circa 70 battute in totale, e ha aggiunto armonie in diversi stili musicali. File sonori nati come composizioni atonali trasformate in jam blues e ballate jazz, per citare solo due esempi delle nove canzoni prodotte.

Il progetto mostra che qualcosa di così lontano e ultraterreno come un sistema stellare binario variabile catastrofico che emette raggi X può essere significativo per gli umani per due ragioni distinte: una scientifica e l’altra artistica.

Dimostrazione sonora di Crab rispetto ad altre pulsar:

Nebulosa del Granchio

Ascolta un orologio pulsar

Trasformare i dati di rotazione di una pulsar in suoni rende più facile osservare i modelli e fare confronti tra le diverse velocità di rotazione della pulsar nebulosa. man mano che una pulsar invecchia, ruota a una velocità inferiore.

Le stelle di neutroni sono oggetti strani e affascinanti. Rappresentano uno stato estremo della materia di cui i fisici sono ansiosi di saperne di più. Tuttavia, anche se potessi visitarne uno, faresti bene a rifiutare l’offerta.



L’intenso campo gravitazionale farebbe a pezzi la tua navicella spaziale molto prima di raggiungere la superficie. Anche i campi magnetici attorno alle stelle di neutroni sono estremamente forti. Le forze magnetiche comprimono gli atomi in forma di sigari. Anche se il tuo veicolo spaziale rimanesse prudentemente a poche migliaia di miglia sopra la stella di neutroni in modo da evitare i problemi di intensi campi gravitazionali e magnetici, dovresti comunque affrontare un altro pericolo potenzialmente fatale.

Se la stella di neutroni ruota rapidamente, come la maggior parte delle giovani stelle di neutroni, i forti campi magnetici combinati con la rapida rotazione creano un fantastico generatore in grado di produrre differenze di potenziale elettrico di quadrilioni di volt. Tali tensioni, che sono 30 milioni di volte superiori a quelle dei fulmini, creano tempeste mortali di particelle ad alta energia.

Queste particelle ad alta energia producono fasci di radiazioni dalla radio attraverso le energie dei raggi gamma. Come un raggio rotante di un faro, la radiazione può essere osservata come una sorgente pulsante di radiazione, o pulsar. Le pulsar sono state osservate per la prima volta dai radioastronomi nel 1967. È stato osservato che la pulsar nella Nebulosa del Granchio, una delle pulsar più giovani ed energetiche conosciute, pulsa in quasi tutte le lunghezze d’onda: radio, ottiche, raggi X e raggi gamma.