¿Existe el silencio absoluto en el espacio?

Del altavoz al oído viaja una perturbación

La membrana del altavoz avanza y comprime ligeramente el aire cercano. Retrocede, y la presión próxima disminuye. Las interacciones entre partículas transmiten estos cambios a las regiones vecinas. Así se propaga una sucesión de compresiones y rarefacciones: zonas con una presión un poco mayor o menor. Al llegar al oído, los cambios de presión hacen vibrar el tímpano.

Es una onda mecánica: la perturbación se transmite por el movimiento y la interacción de la materia. En una onda sonora en un gas, las partículas oscilan en la dirección de propagación. Por eso se llama longitudinal. Las oscilaciones sonoras se superponen al movimiento térmico desordenado de las partículas; el gas no está formado por bolitas inmóviles.

No hace falta que una molécula recorra todo el trayecto desde el altavoz hasta el oyente. En el modelo sencillo de una onda, las partículas oscilan cerca de sus posiciones de equilibrio mientras la perturbación sigue avanzando. Es como una ola en las gradas: el dibujo recorre las filas, aunque cada persona se levanta y se sienta junto a su propio asiento. La analogía distingue el movimiento de la onda del de sus portadores, pero no explica las fuerzas entre moléculas. OpenStax: compresiones, rarefacciones y movimiento de las partículas.

El aire es solo uno de los posibles portadores. El agua transmite cambios de presión; un sólido transmite deformaciones elásticas, pues una región desplazada afecta a la siguiente. En los sólidos también existen ondas con oscilaciones transversales a la propagación. La regla es «hace falta materia», no «hace falta aire en concreto».

El vacío elimina el puente mecánico

Imaginemos dos aparatos separados, sin soporte ni cable común. En uno vibra una placa metálica; el otro debe recibir su sonido. Si el espacio intermedio contiene gas, puede propagarse una onda de presión. En el vacío ideal no hay materia que la transmita al segundo aparato. La placa puede seguir vibrando: desaparece la vía de transmisión, no la capacidad de movimiento de la fuente.

En el esquema, compara la vía que sigue la perturbación. La flecha hacia la derecha indica su propagación; la doble indica oscilaciones locales. Son instantáneas esquemáticas, no la filmación de un experimento.

El espacio cósmico no está idealmente vacío en todas partes. En un medio tenue, la posibilidad de una onda determinada también depende de las distancias, las escalas de tiempo y las propiedades físicas del medio. La presencia de algunas partículas entre astronautas no establece la vía aérea habitual de una conversación. Dentro de una cabina sellada, en cambio, hay gas, y las vibraciones mecánicas pueden transmitirse por el casco. La respuesta depende de dónde está el oyente y qué lo conecta con la fuente.

El auricular vuelve a producir la voz

En la comunicación por radio, la voz hace vibrar primero el aire cerca del micrófono del casco. Este convierte los cambios en una señal eléctrica. El transmisor codifica información en una onda de radio: una onda electromagnética, capaz de propagarse por el vacío sin aire como portador. La antena receptora y la electrónica recuperan la señal, y la membrana del auricular crea una nueva onda sonora junto al oído.

En ambos extremos hay sonido en la materia, mientras entre las antenas funciona otro canal físico. Una onda de radio no es sonido que simplemente viaja más deprisa. La información sobre la voz pasa por varias conversiones. NASA describe precisamente esa transmisión de datos mediante ondas electromagnéticas en la comunicación espacial por radio. NASA: transmisor, canal de radio y receptor.

Ahora podemos precisar la escena de la explosión. La luz del suceso puede llegar a través del vacío; una onda sonora ordinaria no atraviesa ese espacio vacío. Si llegan fragmentos o gas al observador, o la perturbación se transmite por una estructura compartida, las condiciones ya son otras. El sonido sincronizado con un vídeo también puede haberse añadido durante la edición, o proceder de un micrófono situado donde sí había un medio.

«Sonidos del espacio» puede significar distintas mediciones

Marte tiene una atmósfera tenue. Los micrófonos de Perseverance registraron verdaderas fluctuaciones locales de presión: viento y sonidos de maquinaria, entre ellos los del helicóptero Ingenuity. Son grabaciones acústicas en otro medio gaseoso. Su composición y su estado alteran la propagación y la absorción del sonido; una sola velocidad o distancia no describe todas las condiciones marcianas. NASA/JPL: qué registraron los micrófonos de Perseverance.

Otro caso es la sonificación, la representación de datos mediante sonido. Sus creadores pueden asignar a una magnitud de los datos una altura tonal, un volumen u otra característica audible. Permite escuchar la estructura de las mediciones. Un archivo de audio no implica por sí mismo que el instrumento tuviera un micrófono, ni que una persona cerca del objeto oyera esos sonidos.

La conocida sonificación del cúmulo de galaxias de Perseo tiene una base física concreta. En observaciones de rayos X de Chandra, los astrónomos detectaron ondulaciones en el gas caliente y las interpretaron como ondas de presión relacionadas con la actividad cercana al agujero negro central. Allí hay un medio gaseoso y escalas muy distintas de las de una conversación humana. Las frecuencias naturales de esas ondas son demasiado bajas para el oído humano. Fabian y colaboradores: observación e interpretación de las ondulaciones.

Para la sonificación se extrajeron señales de los datos en direcciones radiales desde el centro y se resintetizaron elevando sus frecuencias 57 y 58 octavas. Escuchamos datos procesados sobre ondas en el gas, no la grabación de un micrófono al que el sonido hubiera llegado desde el agujero negro a través del vacío. El telescopio de rayos X detectó radiación; después, un altavoz produjo el sonido para nuestros oídos. Chandra X-ray Center: cómo se hizo la sonificación de Perseo.

Pregunta qué se midió y por qué vía llegó la señal

Comprueba tu razonamiento: dos astronautas están separados por el vacío y no tocan una estructura compartida. Uno habla dentro del casco. ¿Por qué el otro lo oye con la radio encendida y deja de oírlo al apagarla?

En el primer casco se forma una onda acústica. El micrófono y el transmisor convierten su información en una señal de radio. En el otro extremo, el auricular vuelve a crear una onda acústica. Sin el canal de radio no hay vía para esa información: el aire de un casco no se extiende hasta el otro. La luz del interlocutor, mientras tanto, puede seguir llegando.

La próxima vez que encuentres un «sonido del espacio», aclara tres cosas: dónde estaba el medio, qué registró el instrumento y cómo se hicieron audibles los datos. Así distinguirás un micrófono en Marte, una conversación por radio y la sonificación de Perseo.

En el vacío el sonido carece de portador mecánico. Es una respuesta precisa sobre la transmisión a través de un espacio vacío, pero no significa que haya silencio absoluto en todo el Universo. Para compararlo con la luz, vuelve a la explicación de la luz del Sol y de la Luna. Más adelante en el curso, las matemáticas ayudarán a describir con mayor precisión estas relaciones entre magnitudes.