Les chants du Cosmos
Avertissement important :
Attention: aucun son n'est reçu en réalité venant des astres ...
Je transforme les signaux radio du Cosmos en sons, puis j'assemble ces
sons et la représentation graphique des signaux pour constituer une petite
vidéo, grâce à une suite de logiciels que j'ai écrits. La durée réelle des
signaux, parfois égale à plusieurs heures, est la plupart du temps
comprimée pour produire une séquence sonore courte.
Plus d'explications sont disponibles dans la présentation "Les
chants électriques de l?Univers", faite à Nanterre le 9 mars 2013.
Ci-dessous vous trouverez une petite "vidéothèque" ainsi constituée, où
chaque séquence est brièvement commentée. Les séquences les plus anciennes
n'ont pas d'axes gradués. C'est une première étape qui évoluera vers un
site plus développé et convivial. A écouter en connectant votre ordinateur
à des enceintes amplifiées ou une chaîne hifi. Certaines simulations sont
un peu "volumineuses" (10-30 Mo). Patience... Elles seront "allégées" dans
une version ultérieure de ce site.
Un peu d'entraînement
- Horizontales : Des
fréquences (des notes) apparaissent à des instants successifs, et se
superposent les unes aux autres, des graves aux aigus. La hauteur de
chaque segment est la hauteur du son correspondant.
- Verticales : Durant de brefs
instants, le silence est interrompu par des sons constitués de la
superposition de toutes les fréquences, ce qui génère un bruit.
- Diagonale : La couleur code
de plus l'intensité du son, du bleu (faible) au rouge (fort). On obtient
ainsi un son de hauteur et d'intensité croissantes.
Météore
Souffle électromagnétique Terrestre
Les électrons d'énergie moyenne (100 à 1000 électrons-Volt) en mouvement
dans la magnétosphère Terrestre produisent une émission électromagnétique
dans la gamme de quelques dizaines de Hz à quelques kHz (analogue donc à
la gamme audio). Transposée directement en sons (sans modification de
fréquence ou de durée), cette émission apparaît comme un souffle sans
structure particulière, d'où son nom. A partir d'une
mesure de ces ondes en antarctique on a extrait une
transposition dans la gamme 500-4000 Hz, et une
dans
la gamme 25-4000 Hz.
Jupiter
Les émissions radio de Jupiter sont produites par des électrons
énergétiques (quelques keV, vitesse ~c/10) se déplaçant dans le champ
magnétique de la planète. Ces électrons sont accélérés durant les aurores
ou par les satellites galiléens. Elles sont observées à partir de
radiotélescopes au sol et de sondes spatiales.
Emission radio résultant
de l'interaction du satellite Io avec le champ magnétique de Jupiter.
Observée avec le réseau décamétrique de Nançay.
Sursauts radio très brefs, dus à
des bouffées d'électrons voyageant à 15% de la vitesse de la lumière
entre Io et Jupiter. Observés avec le réseau décamétrique de Nançay.
Une rotation de Jupiter (10h)
révélant ses "radio-phares" naturels, observée par la sonde Ulysses.
L'entrée de la sonde Ulysses dans
la magnétosphère de Jupiter. L'émission à haute fréquence (aigue)
pulse à la période de rotation de Jupiter (10h). L'émission très basses
fréquences (grave, en rouge), piégée dans la magnétosphère, démarre quand
la sonde y pénètre.
Saturne
La magnétosphère de Saturne est le siège de très nombreuses émissions
radio de basse fréquence. Les éclairs d'orages dans l'atmosphère de
Saturne en produisent également. La sonde Cassini, en orbite depuis le 1er
juillet 2014, enregistre ces phénomènes.
- Emissions radio basses
fréquences produites par des électrons en mouvement dans la
magnétosphère de Saturne. Elles se propagent au loin, et sont ici
détectées à plus d'une unité astronomique de distance, lors de la phase
d'approche de Cassini.
- Emissions radio à
bande étroite, de fréquence variable, détectées dans la
magnétosphère de Saturne peu après l'insertion de Cassini en orbite. Des
phénomènes de résonance font émerger ces émissions très structurées d'un
bruit de fond informe.
- Impulsions radio associées aux
éclairs d'orages atmosphériques de Saturne. Ces impulsions sont
très brèves et à large bande, mais elles apparaissent comme des segments
sur le spectre dynamique car il est obtenu par des balayages successifs
de la bande de fréquences.
- Un orage atmosphérique
Saturnien très actif passe, du fait de la rotation de la planète,
en vue de Cassini puis disparaît. Des milliers d'éclairs d'orages sont
détectés en radio comme autant d'impulsions très brèves et à large
bande. Elles apparaissent comme des segments sur le spectre dynamique
car il est obtenu par des balayages successifs de la bande de
fréquences.
- Détail de l'émission radio
kilométrique "aurorale" de Saturne vue par Cassini. Cette
émission est produite par les mêmes électrons qui "allument" les aurores
polaires de la planète.
- Survol de Saturne par
Cassini: les "blobs" d'émission kilométrique aurorale (à haute
fréquence et à large bande) s'interrompent au passage au plus près de la
planète. La ligne à bande étroite et le "blob" à basse fréquence
observés près de la planète sont produits dans son ionosphère. Le bruit
intense à basse fréquence est détecté près du plan équatorial de
Saturne.
- Une vingtaine de
rotations de Saturne autour d'un survol de Saturne par Cassini:
l'émission radio aurorale balaye la sonde à chaque rotation comme le
faisceau d'un phare, matérialisant la rotation planétaire. Au passage au
plus près de la planète, Cassini sort du faisceau auroral mais détecte
une émission à bande étroite qui provient de l'ionosphère de Saturne.
- Emissions radio de très
basses fréquences dans la magnétosphère de Saturne. Les
fréquences émises "dérivent" au cours du temps, suggérant que les
électrons qui les produisent s'éloignent de la planète.
- Survol de Saturne par Cassini,
dévoilant le riche zoo des émissions radio de sa magnétosphère:
émissions aurorales à hautes fréquences, formées d'arches imbriquées;
bandes d'émissions à basses fréquences; "raie" et émissions à bande
étroite dans l'ionosphère; bruit large bande lors de la traversée du
plan équatorial.
- Zoom sur le riche zoo d'ondes
radio basses fréquences détectées lors d'un survol de Saturne par
Cassini: autour du bruit large bande détecté lors de la traversée du
plan équatorial, les émissions à bande étroite s'échelonnent à des
fréquences discrètes.
L. Lamy a simulé, pour quelques radiosources particulières dans la
magnétosphère de Saturne, quel spectre dynamique devrait être observé par
Cassini. Ces simulations peuvent ensuite être comparées aux données
réelles. Chaque simulation montre l'image temps-fréquence prédite en
intensité (en haut), en polarisation circulaire (juste en-dessous), la
position des sources radio le long d'une ligne de champ magnétique - dont
seule la partie bleutée est visible à un instant donné - (en bas à
gauche), et le "pied" de cette ligne de champ à la surface de la planète
(en bas à droite).
Uranus
La magnétosphère d'Uranus a une forme hélicoidale, du fait du champ
magnétique d'Uranus incliné à 60° de son axe de rotation. Les émissions
radio en 1986 étaient produites seulement au-dessus du pôle nocturne.
Elles sont apparues lors du survol d'Uranus par la sonde Voyager 2, le 24
janvier.
Soleil
Les émissions radio du Soleil sont produites par des électrons
relativistes (se déplaçant au tiers de la vitesse de la lumière) à travers
la couronne, et perturbant le "plasma" local. Les oscillations sont
converties en ondes radio, ici détectées à partir du sol (à Nançay).
Pulsar
Les émissions radio des pulsars sont des impulsions périodiques, émises à
toutes les fréquences en même temps. Après propagation dans l'espace
interstellaire entre le pulsar et nous, les hautes fréquences arrivent
avant les basses, provoquant dans l'illustration sonore ce glissando
permanent des aigus vers les graves.
Trou Noir
Un trou noir est entouré d'un disque de matière très chaude, qui tourne à
toute vitesse, en émettant des rayons X (dans cet unique exemple, il ne
s'agit pas d'ondes radio). Ici, l'image montre la fréquence de la matière
sur la dernière orbite interne avant de plonger dans le trou noir. C'est
son dernier cri ! La variation de fréquence est due aux oscillations du
disque, qui se contracte et se dilate.
Liens
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