Ο χώρος δεν είναι ένα ομοιογενές τίποτα. Ανάμεσα σε διάφορα αντικείμενα υπάρχουν σύννεφα αερίου και σκόνης. Είναι τα απομεινάρια των εκρήξεων σουπερνόβα και ο τόπος σχηματισμού άστρων. Σε ορισμένες περιοχές, αυτό το διαστρικό αέριο είναι αρκετά πυκνό για να διαδώσει ηχητικά κύματα, αλλά δεν είναι ευαίσθητα στην ανθρώπινη ακοή.
Υπάρχει ήχος στο διάστημα;
Όταν ένα αντικείμενο κινείται - είτε είναι η δόνηση μιας χορδής κιθάρας είτε ένα πυροτέχνημα που εκρήγνυται - επηρεάζει τα κοντινά μόρια του αέρα, σαν να τα σπρώχνει. Αυτά τα μόρια προσκρούουν στους γείτονές τους και αυτά, με τη σειρά τους, στα επόμενα. Η κίνηση απλώνεται στον αέρα σαν κύμα. Όταν φτάσει στο αυτί, το άτομο το αντιλαμβάνεται ως ήχο.
Όταν ένα ηχητικό κύμα διέρχεται από τον αέρα, η πίεσή του κυμαίνεται πάνω-κάτω όπως το θαλασσινό νερό σε μια καταιγίδα. Ο χρόνος μεταξύ αυτών των δονήσεων ονομάζεται συχνότητα ήχου και μετριέται σε Hertz (1 Hz είναι μία ταλάντωση ανά δευτερόλεπτο). Η απόσταση μεταξύ των υψηλότερων κορυφών πίεσης ονομάζεται μήκος κύματος.
Ο ήχος μπορεί να διαδοθεί μόνο σε ένα μέσο στο οποίο το μήκος κύματος δεν είναι μεγαλύτερο απόμέση απόσταση μεταξύ των σωματιδίων. Οι φυσικοί αποκαλούν αυτόν τον "δόμο ελεύθερο υπό όρους" - τη μέση απόσταση που διανύει ένα μόριο μετά τη σύγκρουση με το ένα και πριν αλληλεπιδράσει με το επόμενο. Έτσι, ένα πυκνό μέσο μπορεί να μεταδώσει ήχους μικρού μήκους κύματος και το αντίστροφο.
Οι ήχοι μακρών κυμάτων έχουν συχνότητες που το αυτί αντιλαμβάνεται ως χαμηλούς τόνους. Σε ένα αέριο με μέση ελεύθερη διαδρομή μεγαλύτερη από 17 m (20 Hz), τα ηχητικά κύματα θα είναι πολύ χαμηλής συχνότητας για να γίνουν αντιληπτά από τον άνθρωπο. Ονομάζονται υπόηχοι. Αν υπήρχαν εξωγήινοι με αυτιά που μπορούν να ακούσουν πολύ χαμηλές νότες, θα ήξεραν με βεβαιότητα αν οι ήχοι ακούγονται στο διάστημα.
Τραγούδι Black Hole
Γύρω στα 220 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, στο κέντρο ενός σμήνος χιλιάδων γαλαξιών, μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα βουίζει τη χαμηλότερη νότα που έχει ακούσει ποτέ το σύμπαν. 57 οκτάβες κάτω από τη μέση C, που είναι περίπου ένα εκατομμύριο δισεκατομμύρια φορές πιο βαθιά από την ανθρώπινη ακοή.
Ο βαθύτερος ήχος που μπορεί να ακούσει ο άνθρωπος έχει έναν κύκλο περίπου μίας δόνησης κάθε 1/20 του δευτερολέπτου. Μια μαύρη τρύπα στον αστερισμό του Περσέα έχει έναν κύκλο περίπου μίας ταλάντωσης κάθε 10 εκατομμύρια χρόνια.
Αυτό ήρθε στο φως το 2003, όταν το διαστημικό τηλεσκόπιο Chandra της NASA ανακάλυψε κάτι στο αέριο που γεμίζει το Σμήνος του Περσέα: συγκεντρωμένους δακτυλίους φωτός και σκότους, σαν κυματισμοί σε μια λίμνη. Οι αστροφυσικοί λένε ότι πρόκειται για ίχνη ηχητικών κυμάτων απίστευτα χαμηλής συχνότητας. πιο φωτεινό -Αυτές είναι οι κορυφές των κυμάτων όπου η πίεση στο αέριο είναι μεγαλύτερη. Οι πιο σκούροι δακτύλιοι είναι βαθουλώματα όπου η πίεση είναι χαμηλότερη.
Ήχος που μπορείτε να δείτε
Καυτό, μαγνητισμένο αέριο στροβιλίζεται γύρω από μια μαύρη τρύπα, όπως το νερό που στροβιλίζεται γύρω από μια αποχέτευση. Καθώς κινείται, δημιουργεί ένα ισχυρό ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Αρκετά ισχυρό για να επιταχύνει το αέριο κοντά στην άκρη μιας μαύρης τρύπας σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, μετατρέποντάς το σε τεράστιες εκρήξεις που ονομάζονται σχετικιστικοί πίδακες. Αναγκάζουν το αέριο να στρίψει προς τα πλάγια στο δρόμο του και αυτό το φαινόμενο προκαλεί απόκοσμους ήχους από το διάστημα.
Ταξιδεύουν μέσα από το Σμήνος του Περσέα εκατοντάδες χιλιάδες έτη φωτός από την πηγή τους, αλλά ο ήχος μπορεί να ταξιδέψει μόνο εφόσον υπάρχει αρκετό αέριο για να τον μεταφέρει. Έτσι σταματά στην άκρη του νέφους αερίων που γεμίζει το σμήνος των γαλαξιών του Περσέα. Αυτό σημαίνει ότι είναι αδύνατο να ακουστεί ο ήχος του στη Γη. Μπορείτε να δείτε μόνο την επίδραση στο σύννεφο αερίου. Μοιάζει σαν να κοιτάζεις μέσα από το διάστημα μια ηχομονωμένη κάμερα.
Παράξενος πλανήτης
Ο πλανήτης μας βγάζει ένα βαθύ στεναγμό κάθε φορά που κινείται ο φλοιός του. Τότε δεν υπάρχει αμφιβολία αν οι ήχοι διαδίδονται στο διάστημα. Ένας σεισμός μπορεί να δημιουργήσει δονήσεις στην ατμόσφαιρα με συχνότητα από ένα έως πέντε Hz. Εάν είναι αρκετά ισχυρό, μπορεί να στείλει υποηχητικά κύματα μέσω της ατμόσφαιρας στο διάστημα.
Φυσικά, δεν υπάρχει ξεκάθαρο όριο όπου τελειώνει η ατμόσφαιρα της Γης και αρχίζει το διάστημα. Ο αέρας σταδιακά γίνεται πιο αραιός μέχρι τελικάεξαφανίζεται τελείως. Από 80 έως 550 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της Γης, η μέση ελεύθερη διαδρομή ενός μορίου είναι περίπου ένα χιλιόμετρο. Αυτό σημαίνει ότι ο αέρας σε αυτό το υψόμετρο είναι περίπου 59 φορές πιο αραιός από ό,τι θα ήταν δυνατό να ακουστεί ο ήχος. Μπορεί να μεταφέρει μόνο μεγάλα υπερηχητικά κύματα.
Όταν ένας σεισμός μεγέθους 9,0 Ρίχτερ ταρακούνησε τη βορειοανατολική ακτή της Ιαπωνίας τον Μάρτιο του 2011, σεισμογράφοι σε όλο τον κόσμο κατέγραψαν τα κύματα του να περνούν από τη Γη και οι δονήσεις προκάλεσαν δονήσεις χαμηλής συχνότητας στην ατμόσφαιρα. Αυτές οι δονήσεις έχουν ταξιδέψει μέχρι εκεί όπου το Πεδίο Βαρύτητας της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας και ο σταθερός δορυφόρος Ocean Circulation Explorer (GOCE) συγκρίνουν τη βαρύτητα της Γης σε χαμηλή τροχιά με 270 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια. Και ο δορυφόρος μπόρεσε να καταγράψει αυτά τα ηχητικά κύματα.
Το
GOCE διαθέτει πολύ ευαίσθητα επιταχυνσιόμετρα που ελέγχουν τον προωθητή ιόντων. Αυτό βοηθά να διατηρείται ο δορυφόρος σε σταθερή τροχιά. Στις 11 Μαρτίου 2011, τα επιταχυνσιόμετρα του GOCE εντόπισαν μια κατακόρυφη μετατόπιση στην πολύ λεπτή ατμόσφαιρα γύρω από τον δορυφόρο, καθώς και κυματοειδείς αλλαγές στην πίεση του αέρα, καθώς διαδίδονται ηχητικά κύματα από σεισμό. Οι προωθητές του δορυφόρου διόρθωσαν τη μετατόπιση και αποθήκευσαν τα δεδομένα, τα οποία έγιναν κάτι σαν ηχογράφηση σεισμού.
Αυτή η καταχώρηση ταξινομήθηκε στα δορυφορικά δεδομένα έως ότου μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Rafael F. Garcia δημοσίευσε αυτό το έγγραφο.
Ο πρώτος ήχος εισέρχεταισύμπαν
Αν ήταν δυνατόν να γυρίσουμε τον χρόνο πίσω, περίπου στα πρώτα 760.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, θα μπορούσε κανείς να ανακαλύψει εάν υπάρχει ήχος στο διάστημα. Εκείνη την εποχή, το σύμπαν ήταν τόσο πυκνό που τα ηχητικά κύματα μπορούσαν να ταξιδεύουν ελεύθερα.
Περίπου την ίδια εποχή, τα πρώτα φωτόνια άρχισαν να ταξιδεύουν στο διάστημα ως φως. Μετά από αυτό, όλα τελικά ψύχθηκαν αρκετά ώστε τα υποατομικά σωματίδια να συμπυκνωθούν σε άτομα. Πριν συμβεί η ψύξη, το σύμπαν ήταν γεμάτο με φορτισμένα σωματίδια - πρωτόνια και ηλεκτρόνια - που απορρόφησαν ή διασκόρπισαν φωτόνια, τα σωματίδια που συνθέτουν το φως.
Σήμερα φτάνει στη Γη ως μια αμυδρή λάμψη του μικροκυματικού φόντου, ορατή μόνο σε πολύ ευαίσθητα ραδιοτηλεσκόπια. Οι φυσικοί αποκαλούν αυτό το λείψανο ακτινοβολία. Είναι το αρχαιότερο φως στο σύμπαν. Απαντά στο ερώτημα αν υπάρχει ήχος στο διάστημα. Το CMB περιέχει μια ηχογράφηση της παλαιότερης μουσικής στο σύμπαν.
Φως για βοήθεια
Πώς μας βοηθά το φως να γνωρίζουμε εάν υπάρχει ήχος στο διάστημα; Τα ηχητικά κύματα ταξιδεύουν μέσω του αέρα (ή του διαστρικού αερίου) ως διακυμάνσεις της πίεσης. Όταν το αέριο συμπιέζεται, γίνεται πιο ζεστό. Σε κοσμική κλίμακα, αυτό το φαινόμενο είναι τόσο έντονο που σχηματίζονται αστέρια. Και όταν το αέριο διαστέλλεται, κρυώνει. Τα ηχητικά κύματα που διαδίδονταν στο πρώιμο σύμπαν προκάλεσαν ελαφρές διακυμάνσεις της πίεσης στο αέριο περιβάλλον, οι οποίες με τη σειρά τους άφησαν ανεπαίσθητες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας που αντανακλώνται στο κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων.
Χρήση αλλαγών θερμοκρασίας, φυσικήΤο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον Τζον Κράμερ κατάφερε να αποκαταστήσει αυτούς τους απόκοσμους ήχους από το διάστημα - τη μουσική του διαστελλόμενου σύμπαντος. Πολλαπλασίασε τη συχνότητα επί 1026 φορές, έτσι ώστε τα ανθρώπινα αυτιά να μπορούν να τον ακούσουν.
Έτσι κανείς δεν ακούει πραγματικά την κραυγή στο διάστημα, αλλά θα υπάρχουν ηχητικά κύματα που κινούνται μέσα από σύννεφα διαστρικού αερίου ή στις σπάνιες ακτίνες της εξωτερικής ατμόσφαιρας της Γης.
