Spațiul nu este un nimic omogen. Între diverse obiecte sunt nori de gaz și praf. Ele sunt rămășițele exploziilor de supernove și locul formării stelelor. În unele zone, acest gaz interstelar este suficient de dens pentru a propaga undele sonore, dar ele nu sunt susceptibile la auzul uman.
Există sunet în spațiu?
Când un obiect se mișcă - fie că este vorba de vibrația unei coarde de chitară sau de un artificiu care explodează - afectează moleculele de aer din apropiere, ca și cum le-ar fi împins. Aceste molecule se prăbușesc în vecinii lor, iar acestea, la rândul lor, în următoarele. Mișcarea se răspândește prin aer ca un val. Când ajunge la ureche, persoana îl percepe ca sunet.
Când o undă sonoră trece prin aer, presiunea sa fluctuează în sus și în jos ca apa de mare într-o furtună. Timpul dintre aceste vibrații se numește frecvența sunetului și se măsoară în herți (1 Hz este o oscilație pe secundă). Distanța dintre cele mai mari vârfuri de presiune se numește lungime de undă.
Sunetul se poate propaga numai într-un mediu în care lungimea de undă nu este mai mare dedistanța medie dintre particule. Fizicienii numesc acest „drum liber condiționat” - distanța medie pe care o parcurge o moleculă după ce se ciocnește de una și înainte de a interacționa cu următoarea. Astfel, un mediu dens poate transmite sunete cu lungime de undă scurtă și invers.
Sunetele unde lungi au frecvențe pe care urechea le percepe ca tonuri joase. Într-un gaz cu o cale liberă medie mai mare de 17 m (20 Hz), undele sonore vor avea o frecvență prea joasă pentru a fi percepute de oameni. Se numesc infrasunete. Dacă ar exista extratereștri cu urechi care pot auzi note foarte joase, ei ar ști cu siguranță dacă sunetele pot fi auzite în spațiul cosmic.
Cântec Black Hole
La aproximativ 220 de milioane de ani lumină distanță, în centrul unui grup de mii de galaxii, o gaură neagră supermasivă fredonează cea mai joasă notă pe care universul a auzit-o vreodată. 57 de octave sub C mijlociu, ceea ce este de aproximativ un milion de miliarde de ori mai adânc decât auzul uman.
Cel mai profund sunet pe care oamenii îl pot auzi are un ciclu de aproximativ o vibrație la fiecare 1/20 de secundă. O gaură neagră din constelația Perseus are un ciclu de aproximativ o oscilație la fiecare 10 milioane de ani.
Aceasta a ieșit la iveală în 2003, când telescopul spațial Chandra de la NASA a descoperit ceva în gazul care umplea Clusterul Perseus: inele concentrate de lumină și întuneric, ca niște ondulații într-un iaz. Astrofizicienii spun că acestea sunt urme de unde sonore incredibil de joase. mai luminos -acestea sunt vârfurile undelor unde presiunea asupra gazului este cea mai mare. Inelele mai întunecate sunt depresiuni în care presiunea este mai mică.
Sunet pe care îl puteți vedea
Gazul fierbinte magnetizat se învârte în jurul unei găuri negre, ca apa care se învârte în jurul unui canal de scurgere. Pe măsură ce se mișcă, creează un câmp electromagnetic puternic. Suficient de puternic pentru a accelera gazul de lângă marginea unei găuri negre până aproape de viteza luminii, transformându-l în explozii uriașe numite jeturi relativiste. Ele forțează gazul să se întoarcă lateral pe drum, iar acest efect provoacă sunete ciudate din spațiu.
Ei călătoresc prin Clusterul Perseus la sute de mii de ani lumină de la sursa lor, dar sunetul poate călători doar atâta timp cât există suficient gaz pentru a-l transporta. Deci se oprește la marginea norului de gaz care umple clusterul de galaxii Perseus. Aceasta înseamnă că este imposibil să-i auzi sunetul pe Pământ. Puteți vedea doar efectul asupra norului de gaz. Pare să privești prin spațiu la o cameră izolată fonic.
Planeta ciudată
Planeta noastră scoate un geamăt adânc de fiecare dată când crusta sa se mișcă. Atunci nu există nicio îndoială dacă sunetele se propagă în spațiu. Un cutremur poate crea vibrații în atmosferă cu o frecvență de la unu până la cinci Hz. Dacă este suficient de puternic, poate trimite unde subsonice prin atmosferă în spațiul cosmic.
Desigur, nu există o limită clară unde se termină atmosfera Pământului și unde începe spațiul. Aerul devine treptat mai subțire până în cele din urmădispare cu totul. De la 80 la 550 de kilometri deasupra suprafeței Pământului, calea liberă medie a unei molecule este de aproximativ un kilometru. Aceasta înseamnă că aerul la această altitudine este de aproximativ 59 de ori mai subțire decât ar fi posibil să se audă sunetul. Poate transporta numai unde infrasonice lungi.
Când un cutremur cu magnitudinea 9,0 a zguduit coasta de nord-est a Japoniei în martie 2011, seismografele din întreaga lume au înregistrat undele sale care trec prin Pământ, iar vibrațiile au provocat vibrații de joasă frecvență în atmosferă. Aceste vibrații au călătorit până acolo unde Câmpul gravitațional al Agenției Spațiale Europene și satelitul staționar Ocean Circulation Explorer (GOCE) compară gravitația Pământului pe orbită joasă la 270 de kilometri deasupra suprafeței. Și satelitul a reușit să înregistreze aceste unde sonore.
GOCE are la bord accelerometre foarte sensibile care controlează propulsorul ionic. Acest lucru ajută la menținerea satelitului pe o orbită stabilă. Pe 11 martie 2011, accelerometrele GOCE au detectat o deplasare verticală în atmosfera foarte subțire din jurul satelitului, precum și schimbări ondulatorii ale presiunii aerului, pe măsură ce undele sonore de la un cutremur se propagă. Propulsoarele satelitului au corectat offset-ul și au stocat datele, care au devenit ceva ca o înregistrare cu infrasunete de cutremur.
Această intrare a fost clasificată în datele satelitului până când o echipă de oameni de știință condusă de Rafael F. Garcia a lansat acest document.
Primul sunet dinunivers
Dacă ar fi posibil să ne întoarcem în timp, la aproximativ primii 760.000 de ani după Big Bang, s-ar putea afla dacă există sunet în spațiu. La acea vreme, universul era atât de dens încât undele sonore puteau călători liber.
Aproximativ în același timp, primii fotoni au început să călătorească prin spațiu ca lumină. După aceea, totul s-a răcit în cele din urmă suficient pentru ca particulele subatomice să se condenseze în atomi. Înainte să aibă loc răcirea, universul a fost umplut cu particule încărcate - protoni și electroni - care absorbeau sau împrăștiau fotoni, particulele care alcătuiesc lumina.
Astăzi ajunge pe Pământ ca o strălucire slabă a fundalului cu microunde, vizibilă doar radiotelescoapelor foarte sensibile. Fizicienii numesc această radiație relicvă. Este cea mai veche lumină din univers. Răspunde la întrebarea dacă există sunet în spațiu. CMB conține o înregistrare cu cea mai veche muzică din univers.
Light to help
Cum ne ajută lumina să știm dacă există sunet în spațiu? Undele sonore se deplasează prin aer (sau gaz interstelar) ca fluctuații de presiune. Când gazul este comprimat, devine mai fierbinte. La scară cosmică, acest fenomen este atât de intens încât se formează stelele. Și când gazul se dilată, se răcește. Undele sonore care se propagă prin universul timpuriu au cauzat ușoare fluctuații de presiune în mediul gazos, care, la rândul lor, au lăsat fluctuații subtile de temperatură reflectate în fundalul cosmic cu microunde.
Utilizarea schimbărilor de temperatură, fizicăUniversitatea din Washington John Kramer a reușit să restaureze aceste sunete ciudate din spațiu - muzica universului în expansiune. A înmulțit frecvența cu 1026 ori, astfel încât urechile umane să-l poată auzi.
Deci nimeni nu aude cu adevărat țipetele în spațiu, dar vor exista unde sonore care se vor mișca prin norii de gaz interstelar sau în razele rarefiate ale atmosferei exterioare a Pământului.
