Vesolje ni homogeno nič. Med različnimi predmeti so oblaki plina in prahu. So ostanki eksplozij supernov in mesto nastanka zvezd. Na nekaterih območjih je ta medzvezdni plin dovolj gost, da širi zvočne valove, vendar niso dovzetni za človeški sluh.
Ali je zvok v vesolju?
Ko se predmet premika – naj bo to vibracija strune kitare ali eksplodirajoči ognjemet – vpliva na bližnje molekule zraka, kot da bi jih potiskal. Te molekule trčijo v svoje sosede, te pa v naslednje. Gibanje se širi po zraku kot val. Ko pride do ušesa, ga oseba zazna kot zvok.
Ko zvočni val prehaja skozi zrak, njegov tlak niha navzgor in navzdol kot morska voda v nevihti. Čas med temi vibracijami se imenuje frekvenca zvoka in se meri v hercih (1 Hz je eno nihanje na sekundo). Razdalja med najvišjimi vrhovi tlaka se imenuje valovna dolžina.
Zvok se lahko širi samo v mediju, v katerem valovna dolžina ni večja odpovprečna razdalja med delci. Fiziki to imenujejo "pogojno brezplačna cesta" - povprečna razdalja, ki jo molekula prepotuje po trku z eno in pred interakcijo z naslednjo. Tako lahko gost medij prenaša zvoke kratke valovne dolžine in obratno.
Zvoki dolgih valov imajo frekvence, ki jih uho zazna kot nizke tone. V plinu s povprečno prosto potjo, večjo od 17 m (20 Hz), bodo zvočni valovi prenizke frekvence, da bi jih človek zaznal. Imenujejo se infrazvoki. Če bi obstajali nezemljani z ušesi, ki lahko slišijo zelo nizke tone, bi zagotovo vedeli, ali je zvoke mogoče slišati v vesolju.
Black Hole Song
Približno 220 milijonov svetlobnih let stran, v središču kopice tisočih galaksij, supermasivna črna luknja brni najnižjo tono, ki jo je vesolje kdaj slišalo. 57 oktav pod srednjim C, kar je približno milijon milijard krat globlje od človeškega sluha.
Najgloblji zvok, ki ga ljudje slišijo, ima cikel približno ene vibracije vsake 1/20 sekunde. Črna luknja v ozvezdju Perzej ima cikel približno enega nihanja vsakih 10 milijonov let.
To je prišlo na dan leta 2003, ko je Nasin vesoljski teleskop Chandra odkril nekaj v plinu, ki polni kopico Perzej: koncentrirane obroče svetlobe in teme, kot valovanje v ribniku. Astrofiziki pravijo, da so to sledi neverjetno nizkofrekvenčnih zvočnih valov. svetlejši -to so vrhovi valov, kjer je pritisk na plin največji. Temnejši obroči so vdolbine, kjer je tlak nižji.
Zvok, ki ga lahko vidite
Vroč, magnetiziran plin se vrti okoli črne luknje, kot voda, ki se vrti okoli odtoka. Ko se premika, ustvari močno elektromagnetno polje. Dovolj močan, da pospeši plin blizu roba črne luknje skoraj do svetlobne hitrosti in ga spremeni v ogromne izbruhe, imenovane relativistični curki. Prisilijo plin, da se na svoji poti obrne v stran, in ta učinek povzroči grozljive zvoke iz vesolja.
Potujejo skozi kopico Perzej, ki je na stotine tisoč svetlobnih let od svojega vira, a zvok lahko potuje le, dokler je dovolj plina, da ga prenese. Tako se ustavi na robu plinskega oblaka, ki polni kopico galaksij Perzej. To pomeni, da je na Zemlji nemogoče slišati njegovega zvoka. Vidite lahko samo učinek na oblak plina. Videti je kot gledanje skozi vesolje v zvočno izolirano kamero.
Strange planet
Naš planet izpusti globoko stokanje vsakič, ko se njegova skorja premakne. Potem ni dvoma, ali se zvoki širijo v vesolju. Potres lahko povzroči vibracije v atmosferi s frekvenco od enega do petih Hz. Če je dovolj močan, lahko pošlje podzvočne valove skozi ozračje v vesolje.
Seveda ni jasne meje, kje se konča Zemljina atmosfera in začne vesolje. Zrak se postopoma redči, dokler se na koncu ne zgodipopolnoma izgine. Od 80 do 550 kilometrov nad zemeljsko površino je povprečna prosta pot molekule približno en kilometer. To pomeni, da je zrak na tej višini približno 59-krat tanjši, kot bi bilo mogoče slišati zvok. Lahko prenaša samo dolge infrazvočne valove.
Ko je potres z magnitudo 9,0 marca 2011 stresel severovzhodno obalo Japonske, so seizmografi po vsem svetu zabeležili valove, ki so prehajali skozi Zemljo, vibracije pa so povzročile nizkofrekvenčne vibracije v atmosferi. Te vibracije so potovale vse do mesta, kjer gravitacijsko polje Evropske vesoljske agencije in stacionarni satelit Ocean Circulation Explorer (GOCE) primerjata zemeljsko gravitacijo v nizki orbiti na 270 kilometrov nad površino. In satelit je lahko posnel te zvočne valove.
GOCE ima na krovu zelo občutljive merilnike pospeška, ki nadzorujejo ionski potisnik. To pomaga ohranjati satelit v stabilni orbiti. 11. marca 2011 so merilniki pospeška GOCE zaznali navpični premik v zelo tanki atmosferi okoli satelita, pa tudi valovite premike zračnega tlaka, ko se širijo zvočni valovi iz potresa. Satelitski potisniki so popravili odmik in shranili podatke, ki so postali nekaj podobnega infrazvočnemu posnetku potresa.
Ta vnos je bil uvrščen v satelitske podatke, dokler skupina znanstvenikov pod vodstvom Rafaela F. Garcie ni objavila tega dokumenta.
Prvi zvokvesolje
Če bi se bilo mogoče vrniti v preteklost, v približno prvih 760.000 let po velikem poku, bi lahko ugotovili, ali je v vesolju zvok. Takrat je bilo vesolje tako gosto, da so lahko zvočni valovi prosto potovali.
Približno v istem času so prvi fotoni začeli potovati skozi vesolje kot svetloba. Po tem se je vse končno dovolj ohladilo, da so se subatomski delci kondenzirali v atome. Preden je prišlo do hlajenja, je bilo vesolje napolnjeno z nabitimi delci - protoni in elektroni - ki so absorbirali ali razpršili fotone, delce, ki sestavljajo svetlobo.
Danes doseže Zemljo kot šibek sijaj mikrovalovnega ozadja, ki ga vidijo le zelo občutljivi radijski teleskopi. Fiziki temu reliktnemu sevanju pravijo. To je najstarejša luč v vesolju. Odgovarja na vprašanje, ali je v vesolju zvok. CMB vsebuje posnetek najstarejše glasbe v vesolju.
Luč za pomoč
Kako nam svetloba pomaga vedeti, ali je v vesolju zvok? Zvočni valovi potujejo skozi zrak (ali medzvezdni plin) kot nihanja tlaka. Ko je plin stisnjen, postane bolj vroč. V vesoljskem merilu je ta pojav tako intenziven, da nastajajo zvezde. In ko se plin razširi, se ohladi. Zvočni valovi, ki so se širili skozi zgodnje vesolje, so povzročili rahla nihanja tlaka v plinastem okolju, kar je posledično pustilo subtilna temperaturna nihanja, ki se odražajo v kozmičnem mikrovalovnem ozadju.
Uporaba temperaturnih sprememb, fizikaUniverza v Washingtonu Johnu Kramerju je uspelo obnoviti te grozljive zvoke iz vesolja – glasbo vesolja, ki se širi. Frekvenco je pomnožil z 1026-krat, da bi ga lahko slišala človeška ušesa.
Torej nihče zares ne sliši krika v vesolju, toda zvočni valovi se bodo premikali skozi oblake medzvezdnega plina ali v redkih žarkih Zemljinega zunanjega ozračja.
