Av Mara Johnson-Groh
NASA:s Goddard Space Flight Center
Rymden är inte tyst. Det är fullt av laddade partiklar som vi – med rätt verktyg – kan höra. Det är precis vad NASA:s forskare med Van Allen Probes-uppdraget håller på att göra. De ljud som uppdraget registrerar hjälper forskarna att bättre förstå den dynamiska rymdmiljö vi lever i så att vi kan skydda satelliter och astronauter.
Det här är hur rymden låter.
https://blogs.nasa.gov/sunspot/wp-content/uploads/sites/289/2018/12/whistler.mp3
För vissa låter det som tjutande vargar eller kvittrande fåglar eller främmande rymdlasrar. Men dessa vågor skapas inte av någon sådan varelse – istället skapas de av elektriska och magnetiska fält.
Om du hoppade ombord på en rymdfarkost och stack ut huvudet genom fönstret skulle du inte kunna höra de här ljuden på samma sätt som du hör ljud på jorden. Det beror på att till skillnad från ljud – som skapas av tryckvågor – skapas denna rymdmusik av elektromagnetiska vågor som kallas plasmaböljor.
Plasmaböljor spetsar den lokala rymdmiljön runt jorden, där de kastar magnetfält fram och tillbaka. Den rytmiska kakofoni som skapas av dessa vågor kan vara döv för våra öron, men NASA:s Van Allen-sonder har utformats särskilt för att lyssna efter dem.
Instrumentet Waves, som är en del av Electric and Magnetic Field Instrument Suite and Integrated Science – EMFISIS – på Van Allen-sonderna, är känsligt för både elektriska och magnetiska vågor. Det undersöker dem med en trio elektriska sensorer samt tre magnetometrar med sökspole, som letar efter förändringar i magnetfältet. Alla instrument har utformats särskilt för att vara mycket känsliga samtidigt som de använder så lite energi som möjligt.
Som det är fallet förekommer vissa elektromagnetiska vågor inom vårt hörbara frekvensområde. Detta innebär att forskarna bara behöver översätta de fluktuerande elektromagnetiska vågorna till ljudvågor för att de ska kunna höras. EMFISIS gör det möjligt för forskarna att avlyssna rymden.
När Van Allen-sonderna färdas genom en plasmabölja med fluktuerande magnetiska och elektriska fält registrerar EMFISIS noggrant variationerna. När forskarna sammanställer uppgifterna finner de något som ser ut så här:
Whistler Waves Recorded by NASA’s Van Allen Probes. Credit: University of Iowa
Denna video hjälper forskarna att visualisera de ljud som kommer från rymden. De varmare färgerna visar oss mer intensiva plasmaböljor när de sköljer över rymdfarkosten. För dessa särskilda vågor som genereras av blixtar färdas de högre frekvenserna snabbare genom rymden än de med lägre frekvenser. Vi hör detta som visslande toner som minskar i frekvens. Dessa särskilda vågor är ett exempel på visselvågor. De skapas när de elektromagnetiska impulserna från ett blixtnedslag färdas uppåt i jordens yttre atmosfär och följer de magnetiska fältlinjerna.
Under 0,5 kHz (längst ner i grafen i videon) är ljudet fyllt av vad som kallas protonvisslare. Dessa typer av vågor genereras som ett resultat av blixtnedslagsutlösta whistlers som interagerar med rörelser av protoner, inte elektroner. Nyligen registrerade NASA:s Juno-uppdrag högfrekventa whistlers runt Jupiter – första gången de har hörts runt en annan planet.
Förutom blixtens whistlers har en hel menagerie av fenomen registrerats. I den här videon hör vi ett tjutande ljud som görs av en annan typ av plasmavågor – körvågor.
Körvågor inspelade av NASA:s Van Allen-sonder. Credit: University of Iowa
Plasmaböljetoner är beroende av hur vågorna interagerar med elektroner och hur de färdas genom rymden. Vissa typer av vågor, inklusive dessa korusvågor, kan accelerera elektroner i det jordnära rymden och göra dem mer energirika. Här är ett annat typiskt exempel på körvågor.
Körvågor inspelade av NASA:s Van Allen-sonder. Credit: University of Iowa
NASA:s forskare spelar in dessa vågor inte av musikaliska skäl, utan för att de hjälper oss att bättre förstå den dynamiska rymdmiljö vi lever i. Dessa plasmaböljor slår om högenergielektroner som rusar runt jorden. En del av dessa frigjorda elektroner spiralerar mot jorden, där de interagerar med vår övre atmosfär och orsakar norrsken, medan andra kan utgöra en fara för rymdfarkoster eller telekommunikationer, som kan skadas av deras kraftiga strålning.
