Пространството не е хомогенно нищо. Между различни обекти има облаци от газ и прах. Те са останки от експлозии на свръхнови и мястото за образуване на звезди. В някои области този междузвезден газ е достатъчно плътен, за да разпространява звукови вълни, но те не са податливи на човешкия слух.
Има ли звук в космоса?
Когато даден обект се движи – било то вибрация на струна на китара или експлодираща фойерверк – той засяга близките въздушни молекули, сякаш ги бута. Тези молекули се разбиват в съседите си, а тези от своя страна в следващите. Движението се разпространява във въздуха като вълна. Когато стигне до ухото, човекът го възприема като звук.
Когато звукова вълна преминава през въздуха, нейното налягане се колебае нагоре и надолу като морска вода при буря. Времето между тези вибрации се нарича честота на звука и се измерва в херци (1 Hz е едно трептене в секунда). Разстоянието между най-високите пикове на налягането се нарича дължина на вълната.
Звукът може да се разпространява само в среда, в която дължината на вълната е не повече отсредно разстояние между частиците. Физиците наричат това "условно свободен път" - средното разстояние, което една молекула изминава след сблъсък с една и преди да взаимодейства със следващата. Така плътна среда може да предава звуци с къса дължина на вълната и обратно.
Звуците на дълги вълни имат честоти, които ухото възприема като ниски тонове. В газ със среден свободен път, по-голям от 17 m (20 Hz), звуковите вълни ще бъдат с твърде ниска честота, за да бъдат възприемани от хората. Те се наричат инфразвуци. Ако имаше извънземни с уши, които могат да чуват много ниски ноти, те щяха да знаят със сигурност дали звуци могат да се чуят в космоса.
Песен на черната дупка
На около 220 милиона светлинни години, в центъра на куп от хиляди галактики, свръхмасивна черна дупка бръмчи най-ниската нота, която Вселената някога е чувала. 57 октави под средно C, което е около милион милиарда пъти по-дълбоко от човешкия слух.
Най-дълбокият звук, който хората могат да чуят, има цикъл от около една вибрация на всяка 1/20-та от секундата. Черна дупка в съзвездието Персей има цикъл от около едно трептене на всеки 10 милиона години.
Това излезе наяве през 2003 г., когато космическият телескоп Чандра на НАСА откри нещо в газа, изпълващ куп Персей: концентрирани пръстени от светлина и тъмнина, като вълни в езерце. Астрофизиците казват, че това са следи от невероятно нискочестотни звукови вълни. по-ярък -това са върховете на вълните, където налягането върху газа е най-голямо. По-тъмните пръстени са вдлъбнатини, където налягането е по-ниско.
Звук, който можете да видите
Горещ, намагнетизиран газ се върти около черна дупка, като вода, която се върти около дренаж. Докато се движи, той създава мощно електромагнитно поле. Достатъчно силен, за да ускори газа близо до ръба на черна дупка до почти скоростта на светлината, превръщайки го в огромни изблици, наречени релативистични струи. Те принуждават газа да се обърне странично по пътя си и този ефект причинява зловещи звуци от космоса.
Те пътуват през купа Персей на стотици хиляди светлинни години от източника си, но звукът може да пътува само докато има достатъчно газ, за да го пренесе. Така че спира на ръба на газовия облак, изпълващ галактическия куп Персей. Това означава, че е невъзможно да се чуе звукът му на Земята. Можете да видите ефекта само върху газовия облак. Изглежда като гледане през пространството в звукоизолирана камера.
Странна планета
Нашата планета изпуска дълбок стон всеки път, когато кората й се движи. Тогава няма съмнение дали звуците се разпространяват в пространството. Земетресението може да създаде вибрации в атмосферата с честота от един до пет Hz. Ако е достатъчно силен, той може да изпраща дозвукови вълни през атмосферата в космоса.
Разбира се, няма ясна граница къде свършва земната атмосфера и започва космоса. Въздухът просто постепенно става по-разреден, докато накраяизчезва напълно. От 80 до 550 километра над земната повърхност средният свободен път на молекула е около километър. Това означава, че въздухът на тази височина е около 59 пъти по-тънък, отколкото би било възможно да се чуе звук. Може да носи само дълги инфразвукови вълни.
Когато земетресение с магнитуд 9,0 разтърси североизточното крайбрежие на Япония през март 2011 г., сеизмографите по целия свят записаха вълните му, преминаващи през Земята, и вибрациите предизвикаха нискочестотни вибрации в атмосферата. Тези вибрации са пътували чак до мястото, където гравитационното поле на Европейската космическа агенция и стационарният сателит Ocean Circulation Explorer (GOCE) сравняват гравитацията на Земята в ниска орбита до 270 километра над повърхността. И сателитът успя да запише тези звукови вълни.
GOCE има много чувствителни акселерометри на борда, които контролират йонното тласкащо устройство. Това помага да се поддържа сателитът в стабилна орбита. На 11 март 2011 г. акселерометрите на GOCE откриха вертикално изместване в много тънката атмосфера около спътника, както и вълнообразни промени във въздушното налягане, тъй като звуковите вълни от земетресение се разпространяват. Двигателите на спътника коригираха изместването и съхраняваха данните, които се превърнаха в нещо като инфразвуков запис на земетресение.
Този запис беше класифициран в сателитните данни, докато екип от учени, ръководен от Рафаел Ф. Гарсия, не пусна този документ.
Първият звуквселена
Ако беше възможно да се върнем назад във времето, до около първите 760 000 години след Големия взрив, човек би могъл да разбере дали има звук в космоса. По това време Вселената беше толкова плътна, че звуковите вълни можеха да се движат свободно.
Приблизително по същото време първите фотони започнаха да пътуват през космоса като светлина. След това всичко най-накрая се охлади достатъчно, за да могат субатомните частици да кондензират в атоми. Преди да настъпи охлаждането, Вселената е била изпълнена със заредени частици - протони и електрони - които абсорбират или разпръскват фотони, частиците, които съставляват светлината.
Днес тя достига Земята като бледо сияние на микровълновия фон, видимо само от много чувствителни радиотелескопи. Физиците наричат тази реликва радиация. Това е най-старата светлина във Вселената. Той отговаря на въпроса дали има звук в космоса. CMB съдържа запис на най-старата музика във вселената.
Светлина за помощ
Как светлината ни помага да разберем дали има звук в космоса? Звуковите вълни се движат във въздуха (или междузвездния газ) като колебания на налягането. Когато газът се компресира, става по-горещ. В космически мащаб това явление е толкова интензивно, че се образуват звезди. И когато газът се разширява, той се охлажда. Звуковите вълни, разпространяващи се през ранната вселена, причиняват леки колебания на налягането в газовата среда, което от своя страна оставя фини температурни колебания, отразени в космическия микровълнов фон.
Използване на температурни промени, физикаУниверситетът на Вашингтон Джон Крамър успя да възстанови тези зловещи звуци от космоса – музиката на разширяващата се вселена. Той умножи честотата по 1026 пъти, за да могат човешките уши да го чуят.
Така че никой наистина не чува вика в космоса, но ще има звукови вълни, движещи се през облаци от междузвезден газ или в разредените лъчи на външната атмосфера на Земята.
