Prostor nije homogeno ništa. Između različitih objekata nalaze se oblaci gasa i prašine. Oni su ostaci eksplozija supernove i mjesto nastanka zvijezda. U nekim područjima, ovaj međuzvjezdani plin je dovoljno gust da širi zvučne valove, ali oni nisu osjetljivi na ljudski sluh.
Ima li zvuka u svemiru?
Kada se neki predmet kreće - bilo da je to vibracija žice gitare ili eksplodirajući vatromet - on utiče na obližnje molekule vazduha, kao da ih gura. Ovi molekuli se sudaraju sa svojim susjedima, a oni zauzvrat u sljedeće. Kretanje se širi vazduhom poput talasa. Kada dođe do uha, osoba ga percipira kao zvuk.
Kada zvučni talas prođe kroz vazduh, njegov pritisak fluktuira gore-dole kao morska voda u oluji. Vrijeme između ovih vibracija naziva se frekvencija zvuka i mjeri se u hercima (1 Hz je jedna oscilacija u sekundi). Udaljenost između najviših vrhova pritiska naziva se talasna dužina.
Zvuk se može širiti samo u mediju u kojem talasna dužina nije veća odprosječna udaljenost između čestica. Fizičari to zovu "uslovno slobodni put" - prosječna udaljenost koju molekul prijeđe nakon sudara s jednim i prije interakcije sa sljedećim. Dakle, gusti medij može prenositi zvukove kratke talasne dužine i obrnuto.
Zvukovi dugih talasa imaju frekvencije koje uho percipira kao niske tonove. U gasu sa srednjim slobodnim putem većim od 17 m (20 Hz), zvučni talasi će biti preniske frekvencije da bi ih ljudi mogli da percipiraju. Zovu se infrazvuci. Da postoje vanzemaljci sa ušima koji mogu čuti vrlo niske tonove, sigurno bi znali da li se zvukovi mogu čuti u svemiru.
Black Hole Song
Oko 220 miliona svetlosnih godina od nas, u centru jata hiljada galaksija, supermasivna crna rupa bruji najnižu notu koju je univerzum ikada čuo. 57 oktava ispod srednjeg C, što je oko milion 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 miliona godina.
Ovo je izašlo na videlo 2003. godine, kada je NASA-in svemirski teleskop Chandra otkrio nešto u gasu koji ispunjava Persejevo jato: koncentrisane prstenove svetlosti i tame, poput talasa u jezeru. Astrofizičari kažu da su to tragovi nevjerovatno niskofrekventnih zvučnih valova. svjetlije -ovo su vrhovi talasa gde je pritisak na gas najveći. Tamniji prstenovi su udubljenja u kojima je pritisak niži.
Zvuk koji možete vidjeti
Vrući, magnetizovani gas kovitla se oko crne rupe, poput vode koja se vrti oko odvoda. Dok se kreće, stvara snažno elektromagnetno polje. Dovoljno jak da ubrza gas blizu ivice crne rupe do skoro brzine svetlosti, pretvarajući ga u ogromne rafale zvane relativistički mlazovi. Oni prisiljavaju gas da se okrene bočno na svom putu, a ovaj efekat uzrokuje jezive zvukove iz svemira.
Putuju kroz Persejevo jato stotinama hiljada svetlosnih godina od svog izvora, ali zvuk može putovati samo dok ima dovoljno gasa 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 efekat na oblak plina. Izgleda kao gledanje kroz prostor u zvučno izoliranu kameru.
Strange planet
Naša planeta ispušta dubok jecaj svaki put kada se njena kora pomeri. Tada nema sumnje da li se zvukovi šire u svemiru. Zemljotres može stvoriti vibracije u atmosferi frekvencije od jednog do pet Hz. Ako je dovoljno jak, može poslati podzvučne talase kroz atmosferu u svemir.
Naravno, ne postoji jasna granica gdje prestaje Zemljina atmosfera i počinje svemir. Vazduh se samo postepeno razrjeđuje sve dok na krajunestaje u potpunosti. Od 80 do 550 kilometara iznad površine Zemlje, srednja slobodna putanja molekula je oko kilometar. To znači da je vazduh na ovoj visini oko 59 puta tanji nego što bi bilo moguće čuti zvuk. Može nositi samo duge infrazvučne talase.
Kada je potres magnitude 9,0 potresao sjeveroistočnu obalu Japana u martu 2011. godine, seizmografi širom svijeta snimili su njegove valove koji prolaze kroz Zemlju, a vibracije su izazvale niskofrekventne vibracije u atmosferi. Ove vibracije su putovale sve do mesta gde gravitaciono polje Evropske svemirske agencije i stacionarni satelit Ocean Circulation Explorer (GOCE) upoređuju Zemljinu gravitaciju u niskoj orbiti na 270 kilometara iznad površine. I satelit je mogao snimiti ove zvučne talase.
GOCE ima vrlo osjetljive akcelerometre na brodu koji kontroliraju jonski potisnik. Ovo pomaže održavanju satelita u stabilnoj orbiti. 11. marta 2011. GOCE-ovi akcelerometri su otkrili vertikalni pomak u vrlo tankoj atmosferi oko satelita, kao i valovite pomake u vazdušnom pritisku, kako se šire zvučni talasi od zemljotresa. Satelitski potisnici su ispravili pomak i pohranili podatke, koji su postali nešto poput infrazvuka potresa.
Ovaj unos je bio klasifikovan u satelitskim podacima sve dok tim naučnika predvođen Rafaelom F. Garsijom nije objavio ovaj dokument.
Prvi zvuksvemir
Kada bi bilo moguće vratiti se u prošlost, na otprilike prvih 760.000 godina nakon Velikog praska, moglo bi se otkriti postoji li zvuk u svemiru. U to vrijeme, svemir je bio toliko gust da su zvučni talasi mogli slobodno da putuju.
Otprilike u isto vreme, prvi fotoni su počeli da putuju kroz svemir kao svetlost. Nakon toga, sve se 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 - koji su apsorbirali ili raspršili fotone, čestice koje čine svjetlost.
Danas stiže do Zemlje kao slabašni sjaj mikrotalasne pozadine, vidljiv samo veoma osetljivim radio teleskopima. Fizičari ovu reliktnu radijaciju nazivaju. To je najstarije svjetlo u svemiru. Odgovara na pitanje ima li zvuka u svemiru. CMB sadrži snimak najstarije muzike u svemiru.
Svjetlo za pomoć
Kako nam svjetlost pomaže da znamo da li u svemiru ima zvuka? Zvučni talasi putuju kroz vazduh (ili međuzvezdani gas) kao fluktuacije pritiska. Kada se gas kompresuje, postaje topliji. Na kosmičkoj skali, ovaj fenomen je toliko intenzivan da se formiraju zvijezde. A kada se gas širi, on se hladi. Zvučni talasi koji su se širili kroz rani univerzum uzrokovali su blage fluktuacije pritiska u gasovitoj sredini, što je zauzvrat ostavilo suptilne temperaturne fluktuacije koje se reflektuju u kosmičkoj mikrotalasnoj pozadini.
Korišćenje temperaturnih promjena, fizikaUniverzitet Washington John Kramer uspio je obnoviti ove jezive zvukove iz svemira - muziku svemira koji se širi. Pomnožio je frekvenciju sa 1026 puta kako bi ga ljudske uši mogle čuti.
Dakle, niko zaista ne čuje vrisak u svemiru, ali biće zvučnih talasa koji će se kretati kroz oblake međuzvezdanog gasa ili u retkim zracima Zemljine spoljašnje atmosfere.
