Qual é o som mais alto do espaço sideral?

A tolerância humana ao som é, em escala galáctica, insignificante. Erupções vulcânicas, trabalhos de construção intensivos com britadeiras, shows do My Bloody Valentine – esses fenômenos que induzem zumbido nos ouvidos são apenas sussurros comparados às explosões e colisões majestosas que acontecem no espaço sideral.

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É claro que grande parte dessa atividade é tecnicamente silenciosa – a atmosfera do espaço não possui o material que torna as ondas sonoras possíveis. Então, para o Giz Pergunta desta semana, perguntamos a especialistas em astronomia e astrofísica qual som seria o mais alto, se o som como entendemos existisse lá em cima. E na verdade parece que às vezes acontece – e quando não acontece, às vezes podemos converter as emissões relevantes em um som tolerável para nossos minúsculos ouvidos aqui na Terra.

Greg Salvesen

Membro de Pós-Doutorado na National Science Foundation em Astronomia e Astrofísica, Universidade da Califórnia em Santa Bárbara.

Até onde eu sei, o aglomerado de galáxias Perseus é o atual detentor do recorde para o mais alto som descoberto no universo. Gerar som requer duas condições. Primeiro, deve haver um meio pelo qual as ondas sonoras possam passar, como o ar ou outro gás. De fato, há gás muito quente que permeia o espaço entre as milhares de galáxias que compõem o aglomerado de galáxias Perseus. Esse gás brilha como luz se usarmos raios X, e podemos observá-lo com telescópios de raios X no espaço, como o Observatório de Raio X Chandra.

A segunda condição para o som é uma fonte que produza as ondas sonoras em si. Um poderoso buraco negro está no centro de uma dessas galáxias que formam o aglomerado de galáxias Perseus. Periodicamente, esse buraco negro ejeta uma enorme quantidade de energia no gás quente circundante, que transporta a energia como ondas sonoras viajando pelo aglomerado como bolhas em expansão.

O que torna o som alto é a capacidade do gás de transportar eficientemente a energia liberada pelo buraco negro, o que equivale a uma energia comparável a 100 milhões de estrelas explodindo! Embora esse som do aglomerado de galáxias Perseus seja muito alto – isto é, a amplitude das ondas sonoras é enorme -, não conseguimos ouvi-lo com nossos próprios ouvidos. Isso porque o som corresponde a um Si Bemol cerca de 57 oitavas abaixo do Dó médio de um piano. Isso significa que leva cerca de 10 milhões de anos para uma onda sonora passar, o que é um pouco mais do que você provavelmente viverá, mesmo se você se exercitar regularmente e comer de forma saudável.

“O que torna o som alto é a capacidade do gás de transportar eficientemente a energia liberada pelo buraco negro, o que equivale a uma energia comparável a 100 milhões de estrelas explodindo!”

Puragra Guhathakurta

Astrônomo e professor do Observatório UCO/Lick na Universidade da Califórnia em Santa Cruz.

O som é na verdade uma forma de transmissão de energia, é vibração. O problema é a transmissão dessa energia na forma de som – não há som no espaço. Mas a energia é transmitida de outras formas – a onda de choque de uma explosão, por exemplo. As explosões de raios gama são consideradas os eventos mais energéticos do universo – elas não são totalmente compreendidas, mas são quase certamente explosões de estrelas, e liberam mais energia em 10 segundos do que o sol em seus dez bilhões de anos de vida.

Robert Erdelyi

Professor de Matemática e Estatística, Universidade de Sheffield, cuja pesquisa é focada em física solar, espacial e de plasma, ondas MHD, ondas lineares e não lineares.

O som não pode realmente viajar no espaço vazio. Para existir o som, você precisa de algum meio – como o gás presente na atmosfera da Terra – e no espaço esse material é muito, muito raro – talvez um átomo por quilômetro cúbico, ou menos. Mas isso não significa que uma grande explosão não possa gerar ondas acústicas.

Sons musicais criados por vibrações longitudinais dentro da atmosfera do Sol, registrados pela Universidade de Sheffield.

O espaço é preenchido pelo plasma, que é o quarto estado da matéria, sendo os outros (de acordo com nosso conhecimento atual) o sólido, o líquido e o gasoso. O universo em si está 99,9% em estado de plasma. Somente na Terra que não existe muito plasma.

No espaço, existem campos magnéticos por toda parte. O mesmo acontece na Terra, mas não sentimos isso. No espaço, se o campo magnético não for muito forte e houver plasma nessas circunstâncias, o som poderá se propagar.

As energias envolvidas na geração dessas ondas acústicas tem bilhões e bilhões e bilhões de vezes o poder de uma bomba atômica. As explosões que produzem esses sons são absolutamente enormes – você não pode imaginar.

“As estrelas estão continuamente borbulhando, você poderia dizer, através de um processo chamado convecção. Esse tipo de perturbação no estado de plasma gera muitas ondas acústicas – ondas sonoras”.

As estrelas estão continuamente borbulhando, você poderia dizer, através de um processo chamado convecção. Esse tipo de perturbação no estado de plasma gera muitas ondas acústicas – ondas sonoras. O próprio Sol faz isso. Às vezes, esses períodos acústicos podem durar horas, às vezes apenas alguns segundos. Você pode interpretar esses tipos de ondas acústicas como sons muito altos.

Jim Fuller

Professor Assistente de Astrofísica Teórica, Caltech.

O som mais alto do universo definitivamente vem de fusões de buracos negros. Nesse caso, o “som” sai em ondas gravitacionais e não em ondas sonoras comuns. Enquanto os buracos negros estiverem na faixa de aproximadamente 1-100 massas solares (o que é o caso das fusões de buracos negros recentemente detectadas pelo LIGO), o som está na faixa de audição humana! Essas fusões geram algo como 10^52 Watts de potência. Isso é cerca de um bilhão de um bilhão de vezes a produção de energia do sol. Se traduzido para a escala de Watt em decibéis, isso equivale a algo como 520 decibéis. Isso não parece muito grande, mas lembre-se que a escala de decibéis é logarítmica, então um aumento de 10 decibéis é um fator de dez em volume.

Donald Gurnett

Professor de Física e Astronomia da Universidade de Iowa, cuja pesquisa é focada em física experimental de plasma espacial.

Não seria um som, seria mais como uma emissão de rádio – mas você pode convertê-la em som.

O sinal chega para nós como uma forma de onda e então a partir daqui nós o convertemos em um som que você pode ouvir, e é muito, muito alto.

É algo chamado emissão de rádio heliosférica. Há um receptor de rádio muito especial na Voyager que cobre a faixa de freqüência de cerca de 10 kilohertz a 50 kilohertz – uma freqüência muito baixa, bem abaixo de um rádio de carro, por exemplo. Detectamos uma intensa emissão de rádio, produzida na fronteira entre o vento solar (o vento que sai do sol e flui a cerca de um milhão de milhas por hora, expandindo para o infinito) e o plasma interestelar (chamado de heliopausa) que eventualmente pausa o vento solar.

Então, houve uma intensa série de explosões no sol – muitas vezes chamadas de explosões solares – em 1991. Isso causou uma onda de choque no sistema solar. Detectamos essa onda de choque com quatro espaçonaves: Pioneer 10, Pioneer 11 e Voyagers 1 e 2. Também a detectamos quando ela passou pela Terra. Ela estava se movendo a 600-800 km por segundo. Eu postulei que esta emissão de rádio foi produzida quando a onda de choque finalmente alcançou a heliopausa e correu para o plasma interestelar.

Acho que esta é a emissão de rádio mais poderosa que já detectamos. Em 1995, citei o poder irradiado como 10^13 watts. No que diz respeito às emissões detectadas perto do nosso sistema solar, é claramente uma das mais intensas.