“En el espacio, nadie puede oírte gritar”.
Ese lema ahora clásico (de Extranjero, Una de las mejores películas de terror de ciencia ficción jamás hechas) depende de una gran suposición que la mayoría de nosotros hacemos ampliamente: el espacio está vacío. Y lo es, principalmente. Pero ahí es Cosas entre las estrellas, y en algunos casos hay suficiente para hacer un poco de ruido.
Entonces, tal vez deberíamos enmendar esa línea. En el espacio, nadie puede oírte gritar, a menos, es decir, gritas lo suficientemente fuerte y en el lugar correcto.
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Lo que consideramos “sonido” es realmente una vibración que viaja a través de algún tipo de material (lo que los científicos llaman un medio). La música que estoy escuchando en este momento mientras escribo estas palabras es una vibración, creada por electricidad pulsando a través de imanes dentro de los altavoces de mi computadora. Los imanes conducen una membrana que se mueve rápidamente de un lado a otro, empujando el aire circundante. Esto crea ondas, generalmente llamadas ondas de sonido, pero más técnicamente conocidas como ondas acústicas, de aire ligeramente comprimido y descomprimido que viajan a mis oídos. Y finalmente, dentro de mi oído interno, otra membrana vibra en respuesta y envía señales a mi cerebro, lo que las interpreta como música.
Las ondas acústicas viajan a través de un medio al hacer que los átomos o moléculas se encuentren sucesivamente entre sí. Para mi música, ese medio es aire, pero también puedes escuchar sonidos bajo el agua, o por materia sólida si te pones la oreja. Las ondas viajan a través de estos materiales de manera un poco diferente a las que lo hacen a través del aire debido a las diferencias en la composición y la densidad, pero el principio es el mismo.
Si el espacio estaba realmente vacío, una aspiradora total, desprovista de cualquier asunto, entonces sí, el Extranjero El eslogan sería indudablemente correcto. Y en general es cierto; Según los estándares humanos, el espacio está a la altura de su reputación.
Sin embargo, los estándares humanos no son una gran base para la comparación. Comprender por qué requiere un pensamiento numérico básico de orden de magnitud sobre las cantidades variables de cosas que suman sonido en el espacio. Simplemente usemos la palabra “partícula” como un término genérico para este material; Puede referirse a cualquier tipo de unidad individual de materia: un átomo, una molécula, una partícula subatómica, lo que sea.
Con eso en mente, preguntemos: ¿Qué tan vacío está vacío? Una cámara de vacío de laboratorio, por ejemplo, podría contener un billón de partículas por centímetro cúbico, o CM3 (un volumen de aproximadamente un cuarto de un dado típico de seis lados). Eso puede parecer mucho, pero es una densidad de partículas decenas de millones de veces menos que la del aire que estás respirando, que tiene decenas de quintillones de moléculas por cm3.
Sin embargo, por relativamente vacío que pueda estar el aspirador de laboratorio, el espacio hace que parezca una sopa. El espacio interplanetario está mucho más enrarecido, con solo unas pocas docenas de partículas en cada centímetro cúbico. Esa gamuza delgada puede alcanzar hasta más de un millón de partículas por cm3 Si el sol explota una tormenta solarpero incluso entonces es menos sustancial que todos menos un puñado de aspiradoras ultraes logradas en la Tierra.
Y el espacio entre las estrellas, el medio interestelar, es aún más delgado, con tan solo 100 partículas por cúbico metro (metro3) o, en promedio, 0.0001 por cm3. El espacio intergaláctico, el espacio verdaderamente profundo entre las galaxias, tiene un promedio de uno, uno, una partícula por m3. Grita todo lo que quieras; Nadie te escuchará a través eso.
A estas alturas, probablemente aprecie que no todo el espacio es evacuado igual. En las nebulas y otras regiones celestiales, la materia es más gruesa. Una densidad típica para una nube de gases brillantemente iluminada como la nebulosa Orion es de alrededor de 10,000 partículas por cm3. Sin embargo, la densidad en otros lugares puede ser un poco mayor. Barnard 68por ejemplo, es una nube molecular pequeña, fría y densa que tiene aproximadamente un millón de partículas por cm3. Eso es mucho más bajo que en un vacío de nivel de laboratorio, pero a través de vastas extensiones de espacio, incluso las densidades de partículas muy bajas pueden sumar, por lo que el material tenue de Barnard 68 sigue siendo suficiente para absorber esencialmente toda la luz que de otro modo pasaría. Algunas nubes moleculares gigantes pueden tener densos núcleos que pueden aumentar a mil millones de partículas por cm3.
Incluso entonces, tu grito no llegaría lejos. Simplemente no hay suficientes partículas para toparse entre sí para transportar la onda acústica. Si quieres que el sonido se mueva por el espacio, necesitas un mucho Fuente más fuerte que funciona sobre grandes volúmenes.
Una estrella explosiva, por ejemplo, explota enormes cantidades de material al espacio a una velocidad extremadamente alta. Esa eyección golpea en gran parte del medio interestelar tan duro que un número suficiente de partículas se golpean entre sí para hacer una onda acústica.
La velocidad de esa onda depende de la densidad del medio, pero En una nebulosa típica, son unos 10 kilómetros por segundo (km/s). Eso es mucho más rápido que la velocidad de sonido de menos de 1 km/s en el aire de la Tierra, por lo que es rápido para los Earthlings. Pero el material de una estrella explosiva hojas que en el polvo (por así decirlo), se extiende en el gas circundante a velocidades literalmente supersónicas. Esto genera ondas de choque, al igual que un avión de combate que emite un boom sónico. El material ambiental alrededor de la estrella explosiva está comprimido por las ondas de choque, creando los encantadores filamentos y cintas de gas comúnmente vistas en la nube de escombros en expansión de una supernova.
Sorprendentemente, la velocidad del sonido en una nebulosa no es solo una cuestión de astrofísica arcana, resulta ser importante para nuestra propia existencia aquí en la tierra. Cuando un denso grupo de gas y polvo en una nube molecular se derrumba, se aplana y se forma en un disco alrededor de la estrella recién formadora. Una estimación muy aproximada de una densidad típica Para tal disco es decenas a cientos de billones de partículas por cm3más denso que un aspirador de laboratorio pero extremadamente diluido en comparación con, por ejemplo, aire. Diría que califica como “espacio”, pero sigue siendo suficiente para mantener ondas de sonido, lo cual es crítico. Si el material es lo suficientemente denso, se vuelve viscoso e incluso turbulento, lo que permite que los grupos de material crezcan gradualmente en los planetas. Esas condiciones dependen de la velocidad del sonido dentro del disco, y sin ellas, las partículas allí tenderían a orbitar a la estrella sin dar lugar a los planetas.
En otras palabras, sin sonido en el espacio, probablemente no estaríamos aquí para hablar sobre el sonido en el espacio. Eso puede ir en contra de la sabiduría convencional, pero estoy dispuesto a gritar lo suficientemente fuerte como para que mi voz se escuche al respecto.