Omregning fra Mikrohertz til Nanohertz

Information om Mikrohertz (µHz)

Mikrohertzen er en frekvensenhed, der svarer til en milliontedel hertz. Symbolet er µHz. Én mikrohertz er én cyklus pr. million sekunder, godt elleve og et halvt døgn, så enheden måler fænomener, der vender tilbage på uger, måneder eller år.

Asteroseismologien er der, hvor den bruges mest. Stjerner svinger, og frekvenserne af disse svingninger afhænger af deres indre opbygning på samme måde, som en klokkes tonehøjde afhænger af form og godstykkelse. Sollignende stjerner klinger ved nogle tusinde mikrohertz, røde kæmper ved nogle titaller og de største udviklede stjerner under et. Rumteleskoper som Kepler og TESS målte disse frekvenser for hundredtusinder af stjerner ved at se deres lysstyrke variere med få milliontedele.

Teknikken giver størrelser, som ingen anden metode kan levere. Ud fra svingningsspektret udleder en astronom en stjernes masse, radius og alder, og en stjernes alder er ellers næsten umulig at bestemme. Sådan fastlægges i dag aldrene på stjerner med planeter og dermed på deres planetsystemer.

Også gravitationsbølgeastronomien har gjort krav på båndet. Det planlagte rumobservatorium LISA skal være følsomt mellem omkring 100 mikrohertz og én hertz, et område, der rummer sammensmeltende supermassive sorte huller og de mange tusinde tætliggende dobbelthvide dværge i vores egen galakse. Jordbaserede detektorer når ikke disse frekvenser, fordi seismisk støj drukner dem.

Geofysikken bruger enheden til de langsomste tidevandskomponenter, herunder de fjortendages og månedlige månetidevand og de halvårlige og årlige soltidevand, som tilsammen giver de langperiodiske variationer, tidevandsvarsler må regne med. Polbevægelsen, vaklen i Jordens rotationsakse, har en periode på fjorten måneder svarende til omkring 0,8 mikrohertz.

Klima- og havforskningen når endnu længere ned. El Niño-sydlige oscillation vender uregelmæssigt tilbage hvert andet til hvert syvende år, langt under en hundrededel mikrohertz, og lange iskerner opløser endnu langsommere cyklusser.

Jorden selv giver et lærebogseksempel. Dens rotationsakse vandrer i en lille cirkel med en periode på omkring 433 døgn, den Chandlerske vaklen der blev opdaget i 1891, hvilket er en frekvens på omkring 0,027 mikrohertz. At påvise den krævede årtiers positionsastronomi, for et så langsomt signal kan kun skilles fra driften ved at iagttage mange cyklusser. Det er båndets almindelige vilkår: en måling ved en mikrohertz kræver en optegnelse på mindst nogle millioner sekunder, helst nogle titals millioner, så instrumenter må være stabile i årevis, før deres data kan læses. Enheden hører derfor til de tålmodige videnskaber og ikke til de hurtige.

Én mikrohertz svarer til 0,000001 hertz, én cyklus pr. million sekunder eller 1000 nanohertz.

Information om Nanohertz (nHz)

Nanohertzen er en frekvensenhed, der svarer til en milliarddel hertz. Symbolet er nHz. Én nanohertz er én cyklus pr. milliard sekunder, knap toogtredive år, så en enkelt svingning ved denne frekvens varer længere end de fleste arbejdsliv.

Næsten intet bruger den, og så blev den i 2023 en af fysikkens mest omtalte enheder. Flere samarbejder om pulsartidtagningsnet, der arbejdede uafhængigt på fire kontinenter, rapporterede tegn på en baggrund af gravitationsbølger i nanohertzbåndet. Signalet synes at komme fra par af supermassive sorte huller, der kredser om hinanden i midten af sammensmeltede galakser gennem hele universets historie.

Måleteknikken er bemærkelsesværdig. Millisekundpulsarer er neutronstjerner, der drejer hundredvis af gange i sekundet og udsender en stråle, som stryger forbi Jorden med en overordentlig regelmæssighed, der måler sig med atomure. En gravitationsbølge, der går gennem galaksen, strækker og presser rummet mellem Jorden og hver pulsar og ændrer pulsernes ankomsttider med et par hundrede nanosekunder. Ved at overvåge snesevis af pulsarer i to årtier og lede efter et bestemt mønster af samvariation mellem dem påviser astronomer bølger, hvis bølgelængder måles i lysår.

Ved disse frekvenser ville intet instrument kunne arbejde på anden måde. En detektor skal have en størrelse, der kan sammenlignes med den bølgelængde, den søger, og en gravitationsbølge på én nanohertz har en bølgelængde på snesevis af lysår. Galaksen selv er apparatet, og pulsarerne er dens mærker.

Ellers optræder enheden kun i de allerlangsomste af naturens cyklusser. Jordaksens præcession tager omkring 26 000 år, cirka 1,2 nanohertz. Banevariationerne i excentricitet, aksehældning og præcession, der giver istiderne deres takt, Milankovitch-cyklusserne, spænder fra omkring 0,5 nanohertz ned til en tiendedel af det.

Under nanohertzen bliver selve frekvensbegrebet trangt, eftersom intet er iagttaget længe nok til, at en hel cyklus er set, og værdien udledes af teorien i stedet for at blive talt.

Én nanohertz svarer til 0,000000001 hertz, én cyklus pr. milliard sekunder eller 0,001 mikrohertz.