Priestor nie je homogénne nič. Medzi rôznymi objektmi sú oblaky plynu a prachu. Sú to pozostatky výbuchov supernov a miesto vzniku hviezd. V niektorých oblastiach je tento medzihviezdny plyn dostatočne hustý na šírenie zvukových vĺn, ale nie sú vnímavé pre ľudský sluch.
Je vo vesmíre zvuk?
Keď sa predmet pohne – či už je to vibrácia gitarovej struny alebo vybuchujúci ohňostroj – pôsobí na okolité molekuly vzduchu, akoby ich tlačil. Tieto molekuly narážajú do svojich susedov a tie zasa do susedných. Pohyb sa šíri vzduchom ako vlna. Keď sa dostane do ucha, človek to vníma ako zvuk.
Keď zvuková vlna prechádza vzduchom, jej tlak kolíše hore a dole ako morská voda v búrke. Čas medzi týmito vibráciami sa nazýva frekvencia zvuku a meria sa v hertzoch (1 Hz je jedna oscilácia za sekundu). Vzdialenosť medzi najvyššími tlakovými vrcholmi sa nazýva vlnová dĺžka.
Zvuk sa môže šíriť iba v prostredí, ktorého vlnová dĺžka nie je väčšia akopriemerná vzdialenosť medzi časticami. Fyzici to nazývajú "podmienečne voľná cesta" - priemerná vzdialenosť, ktorú molekula prejde po zrážke s jednou molekulou a pred interakciou s ďalšou. Husté médium teda môže prenášať zvuky s krátkou vlnovou dĺžkou a naopak.
Zvuky s dlhými vlnami majú frekvencie, ktoré ucho vníma ako nízke tóny. V plyne so strednou voľnou dráhou väčšou ako 17 m (20 Hz) budú mať zvukové vlny príliš nízku frekvenciu, aby ich ľudia mohli vnímať. Nazývajú sa infrazvuky. Ak by existovali mimozemšťania s ušami, ktoré počujú veľmi nízke tóny, s istotou by vedeli, či zvuky možno počuť vo vesmíre.
Black Hole Song
Približne 220 miliónov svetelných rokov od nás, v strede zhluku tisícok galaxií, hučí supermasívna čierna diera na najnižšej úrovni, akú kedy vesmír počul. 57 oktáv pod stredom C, čo je asi milión miliárd krát hlbšie ako ľudský sluch.
Najhlbší zvuk, aký ľudia môžu počuť, má cyklus približne jednej vibrácie každú 1/20 sekundy. Čierna diera v súhvezdí Perzeus má cyklus približne jednej oscilácie každých 10 miliónov rokov.
Toto vyšlo najavo v roku 2003, keď vesmírny teleskop NASA Chandra objavil niečo v plyne vypĺňajúcom hviezdokopa Perseus: sústredené prstence svetla a tmy, ako vlnky v jazierku. Astrofyzici tvrdia, že ide o stopy neuveriteľne nízkofrekvenčných zvukových vĺn. svetlejšie -to sú vrcholy vĺn, kde je tlak na plyn najväčší. Tmavšie prstence sú priehlbiny, kde je nižší tlak.
Zvuk, ktorý môžete vidieť
Horúci, zmagnetizovaný plyn víri okolo čiernej diery, ako voda víriaca okolo odtoku. Pri pohybe vytvára silné elektromagnetické pole. Dostatočne silný na to, aby urýchlil plyn blízko okraja čiernej diery takmer na rýchlosť svetla, čím sa zmenil na obrovské výbuchy nazývané relativistické výtrysky. Nútia plyn otočiť sa nabok a tento efekt spôsobuje strašidelné zvuky z vesmíru.
Cestujú hviezdokopou Perzeus stovky tisíc svetelných rokov od svojho zdroja, ale zvuk sa môže šíriť len dovtedy, kým je dostatok plynu na jeho prenos. Zastaví sa teda na okraji oblaku plynu vypĺňajúceho kopu galaxií Perseus. To znamená, že na Zemi nie je možné počuť jeho zvuk. Účinok môžete vidieť iba na oblaku plynu. Vyzerá to, ako keby ste sa cez priestor pozerali na zvukotesnú kameru.
Zvláštna planéta
Naša planéta vydáva hlboký ston zakaždým, keď sa jej kôra pohne. Potom nie je pochýb o tom, či sa zvuky šíria priestorom. Zemetrasenie môže spôsobiť vibrácie v atmosfére s frekvenciou jeden až päť Hz. Ak je dostatočne silný, môže vysielať podzvukové vlny cez atmosféru do vesmíru.
Samozrejme, neexistuje jasná hranica, kde končí zemská atmosféra a začína vesmír. Vzduch sa postupne riedi až nakonieczmizne úplne. Od 80 do 550 kilometrov nad zemským povrchom je stredná voľná dráha molekuly asi kilometer. To znamená, že vzduch v tejto výške je asi 59-krát tenší, ako by bolo možné počuť. Dokáže prenášať iba dlhé infrazvukové vlny.
Keď v marci 2011 otriaslo severovýchodným pobrežím Japonska zemetrasenie s magnitúdou 9,0, seizmografy na celom svete zaznamenali jeho vlny prechádzajúce Zemou a vibrácie spôsobili nízkofrekvenčné vibrácie v atmosfére. Tieto vibrácie prešli až tam, kde gravitačné pole Európskej vesmírnej agentúry a stacionárny satelit Ocean Circulation Explorer (GOCE) porovnávajú gravitáciu Zeme na nízkej obežnej dráhe s 270 kilometrami nad povrchom. A satelit dokázal zaznamenať tieto zvukové vlny.
GOCE má na palube veľmi citlivé akcelerometre, ktoré ovládajú iónovú trysku. To pomáha udržať satelit na stabilnej obežnej dráhe. 11. marca 2011 akcelerometre GOCE zaznamenali vertikálny posun vo veľmi tenkej atmosfére okolo satelitu, ako aj zvlnené posuny tlaku vzduchu, keď sa šíria zvukové vlny zo zemetrasenia. Trysky satelitu opravili posun a uložili údaje, ktoré sa stali niečím ako infrazvukový záznam zemetrasenia.
Tento záznam bol klasifikovaný v satelitných údajoch, kým tím vedcov pod vedením Rafaela F. Garciu nezverejnil tento dokument.
Prvý zvukvesmír
Ak by bolo možné vrátiť sa v čase, približne do prvých 760 000 rokov po Veľkom tresku, dalo by sa zistiť, či je vo vesmíre zvuk. V tom čase bol vesmír taký hustý, že zvukové vlny sa mohli voľne šíriť.
Približne v rovnakom čase začali prvé fotóny cestovať vesmírom ako svetlo. Potom sa všetko konečne ochladilo natoľko, že subatomárne častice kondenzovali na atómy. Pred ochladením bol vesmír naplnený nabitými časticami - protónmi a elektrónmi - ktoré absorbovali alebo rozptyľovali fotóny, častice, ktoré tvoria svetlo.
Dnes dopadá na Zem ako slabá žiara mikrovlnného pozadia, ktorú vidia len veľmi citlivé rádioteleskopy. Fyzici tomu hovoria reliktné žiarenie. Je to najstaršie svetlo vo vesmíre. Odpovedá na otázku, či je vo vesmíre zvuk. CMB obsahuje nahrávku najstaršej hudby vo vesmíre.
Svetlo na pomoc
Ako nám svetlo pomáha zistiť, či je vo vesmíre zvuk? Zvukové vlny sa šíria vzduchom (alebo medzihviezdnym plynom) ako kolísanie tlaku. Keď je plyn stlačený, zahrieva sa. V kozmickom meradle je tento jav taký intenzívny, že vznikajú hviezdy. A keď sa plyn roztiahne, ochladí sa. Zvukové vlny šíriace sa raným vesmírom spôsobili mierne kolísanie tlaku v plynnom prostredí, ktoré následne zanechalo jemné kolísanie teploty odrážajúce sa v kozmickom mikrovlnnom pozadí.
Používanie zmien teploty, fyzikaWashingtonskej univerzite Johnovi Kramerovi sa podarilo obnoviť tieto desivé zvuky z vesmíru – hudbu rozpínajúceho sa vesmíru. Frekvenciu vynásobil 1026 krát, aby ho ľudské uši počuli.
Vo vesmíre teda naozaj nikto nepočuje krik, ale cez oblaky medzihviezdneho plynu alebo v riedkych lúčoch vonkajšej atmosféry Zeme sa budú pohybovať zvukové vlny.
