Die Tagline zum Horrorfilmklassiker „Alien“ von 1979 lautete: „Im Weltraum hört dich niemand schreien“. Das mag zwar in erster Linie als flotter Spruch gedacht sein, allerdings lässt sich daran auch eine weit verbreitete Annahme herauslesen: Die, dass es im Weltall aufgrund des Vakuums keine Geräusche gibt. Eine neue Studie zeigt jetzt aber, dass dies durchaus möglich ist.
Weltall: Piezoelektrizität kann Geräusche möglich machen
Schon lange geht man davon aus, dass sich Schall in einem Vakuum und demnach auch im Weltall nicht ausbreiten kann. Schließlich existiert auch in den Weiten des Universums eigentlich nichts, das dies begünstigen könnte. Doch zwei Wissenschaftler der Universität von Jyväskylä in Finnland wollen nun den Beweis geliefert haben, dass dies in einem perfekten Vakuum theoretisch möglich wäre.
Dazu sei erwähnt, dass im Weltall ein sogenanntes Hochvakuum mit geringer Teilchendichte vorherrscht. Vollständig leer ist es also nicht, da unter anderem Gase, kosmischer Staub, Elementarteilchen, elektrische und magnetische Felder, Gravitationsfelder und elektromagnetische Wellen existieren. Für ihre Studie wollten die Forscher allerdings herausfinden, welche Bedingungen herrschen müssen, um die Übertragung von Tönen zu ermöglichen.
Im Kern ihrer Untersuchung stehen piezoelektrische Materialien. Das heißt, sie können mechanische Energie in elektrische umwandeln und umgedreht. Stellt man nun zwei piezoelektrische Objekte nebeneinander und gibt ihnen einen entsprechenden Reiz, kann dieser durch die Eigenschaften der Objekte weitergetragen werden. Das kann also auch für Geräusche geltend gemacht werden.
Auch spannend: Mittels spezieller Methoden haben Forscherinnen und Forscher Geräusche von einem Schwarzen Loch veröffentlicht. Das Ergebnis blieb aber nicht ohne Kritik an die NASA.
Töne „springen“ von Objekt zu Objekt im Vakuum
Für ihre Versuchsanordnung entschieden sich Geng and Maasilta für zwei piezoelektrische Kristalle aus Zinkoxid. Der Abstand zwischen ihnen – ein Vakuum – durfte nicht breiter sein als die Wellenlänge eines initialen Geräuschs. Dieses entsteht im Normalfall durch Vibrationen, die wiederum im entsprechenden Medium Atome und Moleküle zum Vibrieren bringen. Dieser Prozess wird weitergetragen, bis die Vibrationen von Membranen in unseren Ohren registriert werden.
Im Experiment gab es ein Ausgangsgeräusch, dass durch seine Vibrationen mechanischen Druck auf einen der Kristalle ausübte. Dieser wandelte diesen Reiz in ein elektrisches Feld um. Der zweite Kristall wiederum registriert dies und wandelt dieses Feld zurück in mechanische Energie. Dadurch ist die Klangwelle also auch im Vakuum zwischen den Kristallen weitergewandert.
Wie es weiter heißt, funktioniert die Versuchsanordnung mit verschiedenen Frequenzen und damit zum Beispiel auch mit Ultraschall – sofern die Vakuumlücke maßstabsgetreu an die Größe der akustischen Wellenlänge angepasst wird. Ob und inwieweit das aber jemals auf das echte Weltall angewendet werden kann ist fraglich. Stattdessen könnten die Erkenntnisse zu den piezoelektrischen Vorgängen in anderen Forschungsfeldern von Nutzen sein.
Quelle: „Complete tunneling of acoustic waves between piezoelectric crystals“ (Communication Physics 2023)
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