Les universités américaines se sont longtemps disputées pour savoir qui possède le plus gros tambour du monde. Les revendications non fondées sur le titre ont inclus le "Purdue Big Bass Drum" et "Big Bertha", qui a été nommé d'après le canon allemand de la Première Guerre mondiale et a fini par devenir radioactif pendant le projet Manhattan.

Malheureusement pour les Américains, cependant, le livre Guinness des records dit qu'un tambour coréen traditionnel "CheonGo" détient le vrai titre. C'est plus de 5,5 mètres de diamètre, environ six mètres de haut et pèse plus de sept tonnes. Mais mes derniers résultats scientifiques, vient de paraître dans Communication Nature , ont épaté tous les prétendants. C'est parce que le plus gros tambour du monde est en fait plusieurs dizaines de fois plus gros que notre planète – et il existe dans l'espace.

Vous pouvez penser que c'est un non-sens. Mais le champ magnétique (magnétosphère) qui entoure la Terre, nous protéger en détournant le vent solaire autour de la planète, est un instrument de musique gigantesque et compliqué. Nous savons depuis environ 50 ans que des types d'ondes sonores magnétiques faibles peuvent rebondir et résonner dans cet environnement, formant des notes bien définies exactement de la même manière que le font les instruments à vent et à cordes. Mais ces notes se forment à des fréquences des dizaines de milliers de fois inférieures à celles que nous pouvons entendre avec nos oreilles. Et cet instrument en forme de tambour au sein de notre magnétosphère nous a longtemps échappé – jusqu'à maintenant.

Membrane magnétique massive

La principale caractéristique d'un tambour est sa surface - techniquement appelée membrane (les tambours sont également connus sous le nom de membranophones). Lorsque vous touchez cette surface, des ondulations peuvent s'y propager et se refléter sur les bords fixes. Les ondes originales et réfléchies peuvent interférer en se renforçant ou en s'annulant. Cela conduit à des "modèles d'ondes stationnaires", dans lequel des points spécifiques semblent être immobiles tandis que d'autres vibrent d'avant en arrière. Les motifs spécifiques et leurs fréquences associées sont entièrement déterminés par la forme de la surface du tambour. En réalité, la question « Peut-on entendre la forme d'un tambour ? a intrigué les mathématiciens des années 1960 à nos jours.

La limite extérieure de la magnétosphère terrestre, connue sous le nom de magnétopause, se comporte comme une membrane élastique. Il croît ou rétrécit en fonction de la force variable du vent solaire, et ces changements déclenchent souvent des ondulations ou des ondes de surface qui se propagent à travers la frontière. Alors que les scientifiques se sont souvent concentrés sur la façon dont ces ondes se déplacent le long des côtés de la magnétosphère, ils doivent également se déplacer vers les pôles magnétiques.

Les physiciens prennent souvent des problèmes compliqués et les simplifient considérablement pour mieux comprendre. Cette approche a aidé les théoriciens il y a 45 ans à démontrer pour la première fois que ces ondes de surface pourraient en effet être réfléchies, faire vibrer la magnétosphère comme un tambour. Mais il n'était pas clair si la suppression de certaines des simplifications de la théorie pourrait empêcher le tambour d'être possible.

Il s'est également avéré très difficile de trouver des preuves d'observation convaincantes pour cette théorie à partir de données satellitaires. En physique spatiale, contrairement à disons l'astronomie, nous avons généralement affaire à ce qui est complètement invisible. On ne peut pas juste prendre une photo de ce qui se passe partout, nous devons envoyer des satellites et le mesurer. Mais cela signifie que nous ne savons que ce qui se passe dans les endroits où il y a des satellites. L'énigme est souvent de savoir si les satellites sont au bon endroit au bon moment pour trouver ce que vous cherchez.

Au cours des dernières années, mes collègues et moi avons développé la théorie de ce tambour magnétique pour nous donner des signatures testables à rechercher dans nos données. Nous avons pu proposer des critères stricts qui, selon nous, pourraient fournir des preuves de ces oscillations. Cela signifiait essentiellement que nous avions besoin d'au moins quatre satellites tous alignés près de la magnétopause.

Heureusement, La mission THEMIS de la NASA nous a donné non pas quatre mais cinq satellites avec lesquels jouer. Tout ce que nous avions à faire était de trouver le bon événement de conduite, équivalent à la baguette frappant le tambour, et mesurer comment la surface s'est déplacée en réponse et quels sons elle a créés. L'événement en question était un jet de particules à grande vitesse s'écrasant impulsivement dans la magnétopause. Une fois qu'on a eu ça, tout s'est mis en place presque parfaitement. Nous avons même recréé le son du tambour (voir la vidéo ci-dessus).

Cette recherche montre vraiment à quel point la science peut être délicate en réalité. Quelque chose qui semble relativement simple nous a pris 45 ans à démontrer. Et ce voyage est loin d'être terminé, il y a encore beaucoup de travail à faire pour découvrir à quelle fréquence ces vibrations de type tambour se produisent (à la fois ici sur Terre et potentiellement sur d'autres planètes, aussi) et quelles sont leurs conséquences sur notre environnement spatial.

Cela nous aidera finalement à démêler le type de rythme que la magnétosphère produit au fil du temps. En tant qu'ancien DJ, J'ai hâte – j'aime un bon rythme.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.