Ali je v vesolju zvok? Ali zvok propagira v vesolju?

Cosmos ni homogena nič. Med različnimi predmeti so oblaki plina in prahu. So ostanki po eksploziji supernove in mestu za nastanek zvezd. Na nekaterih področjih je ta medzvezdni plin dovolj gost, da propagira zvočne valove, vendar niso dovzetni za človeško sluh.

Ali je v vesolju zvok?

Ko se premika objekt - bodisi vibracija kitarskega niza ali eksplozijsko ognjemet - deluje na bližnje molekule zraka, kot da jih potiska. Te molekule se razrezajo v svoje sosede, nato pa v naslednje. Gibanje se širi skozi zrak kot val. Ko doseže uho, jo oseba zazna kot zvok.

Ko zvočni val prehaja skozi zračni prostor, njen tlak niha navzgor in navzdol kot morsko vodo v nevihti. Čas med temi vibracijami se imenuje frekvenca zvoka in se meri v hertzu (1 Hz - to je en oscilacija na sekundo). Razdalja med vrhovi najvišjega tlaka se imenuje valovna dolžina.

Zvok se lahko širi samo v okolju, v katerem valovna dolžina ni večja od povprečne razdalje med delci. Fizičarji imenujejo to "pogojno prosto pot" - povprečna razdalja, ki jo molekula prehaja po trčenju z enim in pred interakcijo z naslednjim. Tako gosti medij lahko prenaša zvoke s kratko valovno dolžino in obratno.

Zvoki z dolgimi valovi imajo frekvence, ki uho zaznajo kot nizke tone. V plinu s povprečno povprečno prosto potjo, večjo od 17 m (20 Hz), bodo zvokovni valovi prešibke frekvence, tako da jih ljudje lahko zaznavajo. Imenujejo se infrasound. Če je bilo ujetnike z ušesi, ki so zaznale zelo nizke opombe, bi vedeli, ali so slišali zvoki v vesolju.

Pesem črne luknje

Na razdalji okoli 220 milijonov svetlobnih let, v središču gruče na tisoče galaksij, supermasivna črna luknja pelje najnižjo noto, ki jo je vesolje kdaj slišalo. Pri 57 oktavah pod povprečjem "pred", kar je približno milijonkrat globlje od zvokov frekvence, ki jo oseba lahko sliši.

Najgloblji zvok, ki ga lahko ujame človeštvo, ima cikel približno ene oscilacije vsakih 1/20 sekunde. V črni luknji v ozvezdju Perseus je cikel približno en oscilacija vsakih 10 milijonov let.

To je postalo znano leta 2003, ko je NASA-jevi vesoljski teleskop "Chandra" nekaj odkril v plinu, ki je polnila grozde iz Perzeja: koncentrirane obroče svetlobe in teme, podobne valovom v ribniku. Astrofiziki pravijo, da so to sledovi neverjetno nizkofrekvenčnih zvočnih valov. Svetlejši so vrhovi valov, kjer je največji tlak na plinu. Obroči so temnejši - to so vdolbine, kjer je tlak nižji.

Zvok, ki ga lahko vidite

Vroč, magnetiziran plin se vrti okoli črne luknje, podobno vodi, ki kroži okoli odtočne cevi. Premikanje ustvarja močno elektromagnetno polje. Dovolj močna, da pospeši plin blizu roba črne luknje v bližini hitrosti svetlobe in ga pretvori v ogromne razpoke, imenovane relativistične curke. Prisilijo plin, da se obrne na stran, in ta učinek povzroča šalovske zvoke iz vesolja.

Prehod skozi Perseusov grozd za več sto tisoč svetlobnih let od njegovega vira, toda zvok lahko potuje samo toliko časa, kolikor je dovolj plina za prevoz. Zato se ustavi na robu polnjenja plinskega oblaka skupek galaksij Perseus. To pomeni, da ni mogoče slišati njegovega zvoka na Zemlji. Vidite lahko samo vpliv na plinski oblak. Izgleda, če pogledate skozi prostor na zvočno izolirani fotoaparat.

Čuden planet

Vsakič, ko se lubje premika, naš planet napreduje globoko stok. Potem ni nobenega dvoma: ali se v vesolju širijo zvoki. Potres lahko povzroči vibracije v ozračju s frekvenco od 1 do 5 Hz. Če je dovolj močna, lahko infrardeče valove skozi atmosfero pošlje v odprt prostor.

Seveda ni jasne meje, kjer se zemeljska atmosfera konča in se začne vesolje. Zrak postopoma postane tanjši, dokler sčasoma ne izgine v celoti. Od 80 do 550 kilometrov nad površino Zemlje je povprečna prosta pot molekule približno kilometer. To pomeni, da je zrak na tej višini približno 59 krat tanjši od tiste, na katerem bi bilo mogoče slišati zvok. Lahko nosi le dolge infrasonske valove.

Ko je marca 2011 potres velikosti 9.0 potresel severovzhodno obalo Japonske, seizmografi po vsem svetu zabeležijo, kako so njegovi valovi prešli skozi Zemljo, in vibracije so povzročile nizko frekvenčne oscilacije v ozračju. Te vibracije so potovale vse do kraja, kjer je ladja Evropska vesoljska agencija (Gravitacijsko polje) in stacionarni satelitski Ocean Circulation Explorer (GOCE) primerjajo težo Zemlje na nizki orbiti z oznako 270 kilometrov nad površino. In satelit je uspel zapisati te zvočne valove.

GOCE ima zelo občutljive pospeške na krovu, ki nadzorujejo ionski pogon. To pomaga ohraniti satelit v stabilni orbiti. 11. marec V letu 2011 so merilci pospeška GOCE zaznali vertikalno premikanje v zelo tanki atmosferi okoli satelita, pa tudi valovite spremembe v zračnem tlaku v času širjenja zvočnih valov od potresa. Motorji satelita so popravili premikanje in shranili podatke, ki so postali podobni zapisu infrazona potresa.

Ta zapis je bil razvrščen v satelitske podatke, dokler skupina znanstvenikov, ki jo vodi Rafael F. Garcia, ni objavila tega dokumenta.

Prvi zvok v vesolju

Če bi se lahko vrnili v preteklost, prvih 760.000 let po Big Bangu, bi lahko ugotovili, ali je v vesolju zvok. V tem času je bilo vesolje tako gosto, da so se zvoki lahko prosto razširili.

Približno istočasno so prvi fotoni začeli potovati v vesolje kot svetlobo. Navsezadnje se je vse končno ohladilo, tako da se subatomski delci kondenzirajo v atome. Preden je prišlo do hlajenja, je bilo vesolje napolnjeno s polnjenimi delci - protoni in elektroni - ki absorbirajo ali razpršijo fotone, delce, ki tvorijo svetlobo.

Danes doseže Zemljo kot šibek sijaj mikrovalovnega ozadja, ki ga vidijo le zelo občutljivi radijski teleskopi. Fiziki to imenujejo relikvijo sevanja. To je najstarejša svetloba v vesolju. Odgovoril je na vprašanje, ali je v vesolju zvok. Relik sevanje vsebuje zapis najstarejše glasbe vesolja.

Svetloba v pomoči

Kako vam svetloba pomaga vedeti, če je zvok v vesolju? Zvočni valovi potujejo skozi zrak (ali medzvezdni plin) kot nihanja tlaka. Ko se plin sklene, postane vroče. V kozmični lestvici je ta pojav tako intenziven, da se oblikujejo zvezde. Ko se plin širi, se ohladi. Zvočni valovi, ki se širijo skozi zgodnje vesolje, so povzročili šibko nihanje tlaka v plinastem mediju, kar je povzročilo slabe temperaturne napake, ki se odražajo v kozmičnem mikrovalovnem ozadju.

Z uporabo temperaturnih sprememb je fizika Univerze v Washingtonu John Cramer uspela obnoviti te đalove zvoke iz vesolja - glasbe razširjenega vesolja. Pogostost je pomnožil za 10²⁶ čas, da bi človeška ušesa slišala.

Torej nihče ne sliši krika v vesolju, vendar se bodo pojavili zvočni valovi skozi oblake medzvezdnega plina ali v redkih žarkih zunanjega ozračja Zemlje.