Prostor nije homogeno ništa. Između raznih objekata nalaze se oblaci plina i prašine. Oni su ostaci eksplozija supernove i mjesto nastanka zvijezda. U nekim je područjima ovaj međuzvjezdani plin dovoljno gust da širi zvučne valove, ali oni nisu osjetljivi na ljudski sluh.
Ima li zvuka u svemiru?
Kada se neki predmet pomiče - bilo da je to vibracija žice gitare ili eksplodirajući vatromet - utječe na obližnje molekule zraka, kao da ih gura. Te se molekule zabijaju u svoje susjede, a one zauzvrat u sljedeće. Kretanje se širi zrakom poput vala. Kada dođe do uha, osoba ga percipira kao zvuk.
Kada zvučni val prođe kroz zrak, njegov tlak fluktuira gore-dolje poput morske vode u oluji. Vrijeme između tih vibracija naziva se frekvencijom zvuka i mjeri se u hercima (1 Hz je jedna oscilacija u sekundi). Udaljenost između najviših vrhova tlaka naziva se valna duljina.
Zvuk se može širiti samo u mediju u kojem valna duljina nije veća odprosječna udaljenost između čestica. Fizičari to nazivaju "uvjetno slobodan put" - prosječna udaljenost koju molekula prijeđe nakon sudara s jednom i prije interakcije sa sljedećom. Dakle, gusti medij može prenositi zvukove kratke valne duljine i obrnuto.
Zvukovi dugih valova imaju frekvencije koje uho percipira kao niske tonove. U plinu sa srednjim slobodnim putem većim od 17 m (20 Hz), zvučni valovi bit će preniske frekvencije da bi ih ljudi mogli percipirati. Zovu se infrazvuci. Da postoje vanzemaljci s ušima koji mogu čuti vrlo niske tonove, sigurno bi znali mogu li se zvukovi čuti u svemiru.
Black Hole Song
Oko 220 milijuna svjetlosnih godina daleko, u središtu nakupine tisuća galaksija, supermasivna crna rupa pjevuši najnižu notu koju je svemir ikada čuo. 57 oktava ispod srednjeg C, što je oko milijun milijardi puta dublje od ljudskog sluha.
Najdublji zvuk koji ljudi mogu čuti ima ciklus od otprilike jedne vibracije svake 1/20 sekunde. Crna rupa u sazviježđu Perzej ima ciklus od otprilike jedne oscilacije svakih 10 milijuna godina.
Ovo je izašlo na vidjelo 2003. godine, kada je NASA-in svemirski teleskop Chandra otkrio nešto u plinu koji ispunjava grozd Perzej: koncentrirane prstenove svjetla i tame, poput mreškanja u ribnjaku. Astrofizičari kažu da su to tragovi nevjerojatno niskofrekventnih zvučnih valova. svjetlije -to su vrhovi valova gdje je pritisak na plin najveći. Tamniji prstenovi su udubljenja u kojima je tlak niži.
Zvuk koji možete vidjeti
Vrući, magnetizirani plin vrti se oko crne rupe, poput vode koja se vrti oko odvoda. Dok se kreće, stvara snažno elektromagnetno polje. Dovoljno jak da ubrza plin blizu ruba crne rupe gotovo do brzine svjetlosti, pretvarajući ga u ogromne praske zvane relativistički mlazovi. Oni prisiljavaju plin da se okrene u stranu na svom putu, a ovaj efekt uzrokuje jezive zvukove iz svemira.
Putuju kroz Perzejev skup stotinama tisuća svjetlosnih godina od svog izvora, ali zvuk može putovati samo dok ima dovoljno plina da ga nosi. Tako se zaustavlja na rubu oblaka plina koji ispunjava jato galaksije Perzej. To znači da je nemoguće čuti njegov zvuk na Zemlji. Možete vidjeti samo učinak na oblak plina. Izgleda kao da gledate kroz prostor u zvučno izoliranu kameru.
Čudna planeta
Naš planet ispusti dubok jecaj svaki put kada se njegova kora pomakne. Tada nema sumnje da li se zvukovi šire u svemiru. Potres može stvoriti vibracije u atmosferi frekvencije od jedan do pet Hz. Ako je dovoljno jak, može poslati podzvučne valove kroz atmosferu u svemir.
Naravno, ne postoji jasna granica gdje prestaje Zemljina atmosfera i počinje svemir. Zrak se samo postupno razrjeđuje sve dok na krajupotpuno nestaje. Od 80 do 550 kilometara iznad površine Zemlje, srednji slobodni put molekule je oko kilometar. To znači da je zrak na ovoj visini oko 59 puta tanji nego što bi bilo moguće čuti zvuk. Može nositi samo duge infrazvučne valove.
Kada je potres magnitude 9,0 potresao sjeveroistočnu obalu Japana u ožujku 2011., seizmografi diljem svijeta zabilježili su njegove valove koji prolaze kroz Zemlju, a vibracije su uzrokovale niskofrekventne vibracije u atmosferi. Te su vibracije putovale sve do mjesta gdje gravitacijsko polje Europske svemirske agencije i stacionarni satelit Ocean Circulation Explorer (GOCE) uspoređuju Zemljinu gravitaciju u niskoj orbiti na 270 kilometara iznad površine. I satelit je mogao snimiti ove zvučne valove.
GOCE ima vrlo osjetljive akcelerometre na brodu koji kontroliraju ionski potisnik. To pomaže održavanju satelita u stabilnoj orbiti. 11. ožujka 2011. GOCE-ovi akcelerometri su otkrili okomiti pomak u vrlo tankoj atmosferi oko satelita, kao i valovite pomake u tlaku zraka, kako se šire zvučni valovi iz potresa. Satelitski potisnici ispravili su pomak i pohranili podatke, koji su postali nešto poput infrazvučne snimke potresa.
Ovaj unos bio je klasificiran u satelitskim podacima sve dok tim znanstvenika na čelu s Rafaelom F. Garciom nije objavio ovaj dokument.
Prvi zvuksvemir
Kada bi se bilo moguće vratiti u prošlost, na otprilike prvih 760.000 godina nakon Velikog praska, moglo bi se otkriti postoji li zvuk u svemiru. U to je vrijeme svemir bio toliko gust da su zvučni valovi mogli slobodno putovati.
Otprilike u isto vrijeme, prvi fotoni počeli su putovati kroz svemir kao svjetlost. Nakon toga se sve konačno dovoljno ohladilo da se subatomske čestice kondenziraju u atome. Prije nego što je došlo do hlađenja, svemir je bio ispunjen nabijenim česticama - protonima i elektronima - koje su apsorbirale ili raspršivale fotone, čestice koje čine svjetlost.
Danas stiže do Zemlje kao slabašni sjaj mikrovalne pozadine, vidljiv samo vrlo osjetljivim radioteleskopima. Fizičari ovu reliktnu radijaciju nazivaju. To je najstarije svjetlo u svemiru. Ona odgovara na pitanje ima li zvuka u svemiru. CMB sadrži snimku najstarije glazbe u svemiru.
Svjetlo za pomoć
Kako nam svjetlost pomaže da znamo ima li zvuka u svemiru? Zvučni valovi putuju kroz zrak (ili međuzvjezdani plin) kao fluktuacije tlaka. Kada se plin komprimira, postaje topliji. U kozmičkoj skali, ovaj fenomen je toliko intenzivan da nastaju zvijezde. A kad se plin širi, hladi se. Zvučni valovi koji su se širili kroz rani svemir uzrokovali su blage fluktuacije tlaka u plinovitom okruženju, što je zauzvrat ostavilo suptilne temperaturne fluktuacije koje se odražavaju u kozmičkoj mikrovalnoj pozadini.
Upotreba promjena temperature, fizikaSveučilište Washington John Kramer uspio je obnoviti ove jezive zvukove iz svemira – glazbu svemira koji se širi. Pomnožio je frekvenciju s 1026 puta kako bi ga ljudske uši mogle čuti.
Dakle, nitko zapravo ne čuje vrisak u svemiru, ali bit će zvučnih valova koji će se kretati kroz oblake međuzvjezdanog plina ili u rijetkim zrakama Zemljine vanjske atmosfere.
