A tér nem homogén semmi. A különféle objektumok között gáz- és porfelhők vannak. Ezek a szupernóva-robbanások maradványai és a csillagkeletkezés helyszíne. Egyes területeken ez a csillagközi gáz elég sűrű a hanghullámok terjesztéséhez, de nem érzékenyek az emberi hallásra.
Van hang az űrben?
Amikor egy tárgy mozog – legyen az egy gitárhúr rezgése vagy egy felrobbanó tűzijáték –, az úgy hat a közeli levegőmolekulákra, mintha meglökné őket. Ezek a molekulák a szomszédjaikba ütköznek, ezek pedig a következő molekulákba. A mozgás hullámként terjed a levegőben. Amikor eléri a fület, a személy hangként érzékeli.
Amikor egy hanghullám áthalad a levegőn, nyomása fel-le ingadozik, mint a tengervíz viharban. A rezgések közötti időt hangfrekvenciának nevezik, és hertzben mérik (1 Hz másodpercenként egy oszcilláció). A legmagasabb nyomáscsúcsok közötti távolságot hullámhossznak nevezzük.
A hang csak olyan közegben terjedhet, amelyben a hullámhossz nem haladja meg aa részecskék közötti átlagos távolság. A fizikusok ezt "feltételesen szabad útnak" nevezik - ez az átlagos távolság, amelyet egy molekula megtesz, miután az egyikkel ütközött, és mielőtt kölcsönhatásba lépne a következővel. Így egy sűrű közeg képes rövid hullámhosszú hangokat továbbítani, és fordítva.
A hosszú hullámú hangok olyan frekvenciákkal rendelkeznek, amelyeket a fül mély hangokként érzékel. A 17 m-nél (20 Hz) nagyobb szabad úthosszúságú gázban a hanghullámok túl alacsony frekvenciájúak ahhoz, hogy az emberek érzékeljék. Ezeket infrahangoknak hívják. Ha lennének olyan fülű idegenek, akik nagyon mély hangokat hallanak, akkor biztosan tudnák, hogy hallhatók-e hangok a világűrben.
Black Hole Song
Körülbelül 220 millió fényévnyire, egy több ezer galaxishalmaz közepén egy szupermasszív fekete lyuk zümmögi a legalacsonyabb hangot, amit az univerzum valaha is hallott. 57 oktávval a középső C alatt, ami körülbelül egymillió milliárdszor mélyebb, mint az emberi hallás.
Az emberek által hallható legmélyebb hangok ciklusa körülbelül egy rezgés a másodperc 1/20-a. A Perszeusz csillagképben lévő fekete lyuk 10 millió évenként körülbelül egy rezgésből áll.
Ez 2003-ban derült ki, amikor a NASA Chandra Űrteleszkópja felfedezett valamit a Perseus-halmazt kitöltő gázban: a fény és a sötét koncentrált gyűrűit, mint a tóban lévő hullámokat. Az asztrofizikusok azt mondják, hogy ezek hihetetlenül alacsony frekvenciájú hanghullámok nyomai. világosabb -ezek a hullámok csúcsai, ahol a legnagyobb a nyomás a gázra. A sötétebb gyűrűk olyan mélyedések, ahol a nyomás alacsonyabb.
Hang, amit láthatsz
Forró, mágnesezett gáz örvénylik egy fekete lyuk körül, mint a víz, amely a lefolyó körül örvénylik. Mozgása során erős elektromágneses teret hoz létre. Elég erős ahhoz, hogy a fekete lyuk szélénél közel fénysebességű gázt felgyorsítson, és hatalmas kitörésekké változtassa, amelyeket relativisztikus sugárnak neveznek. Kényszerítik a gázt, hogy oldalra forduljon útközben, és ez a hatás kísérteties hangokat kelt az űrből.
A Perseus-halmazban több százezer fényévnyire haladnak át a forrásuktól, de a hang csak addig terjedhet, amíg elegendő gáz van a szállításához. Tehát megáll a Perseus galaxishalmazt kitöltő gázfelhő szélén. Ez azt jelenti, hogy a hangját lehetetlen hallani a Földön. Csak a gázfelhőn látható a hatás. Úgy tűnik, mintha az űrben néznénk egy hangszigetelt kamerát.
Furcsa bolygó
Bolygónk mély nyögést hall minden alkalommal, amikor kérge megmozdul. Ekkor nem kétséges, hogy a hangok terjednek-e a térben. Egy földrengés 1-5 Hz frekvenciájú rezgéseket kelthet a légkörben. Ha elég erős, szubszonikus hullámokat küldhet a légkörön keresztül a világűrbe.
Természetesen nincs egyértelmű határ, hol végződik a Föld légköre és hol kezdődik az űr. A levegő fokozatosan elvékonyodik, míg végül végülteljesen eltűnik. A Föld felszíne felett 80-550 kilométeres magasságban egy molekula átlagos szabad útja körülbelül egy kilométer. Ez azt jelenti, hogy ezen a magasságon a levegő körülbelül 59-szer vékonyabb, mint amennyit hallani lehetne. Csak hosszú infrahanghullámokat képes továbbítani.
Amikor 2011 márciusában egy 9,0-es erősségű földrengés rázta meg Japán északkeleti partját, a szeizmográfok szerte a világon rögzítették a Földön áthaladó hullámokat, és a rezgések alacsony frekvenciájú rezgéseket okoztak a légkörben. Ezek a rezgések egészen addig terjedtek, ahol az Európai Űrügynökség gravitációs tere és a helyhez kötött Ocean Circulation Explorer (GOCE) műhold összehasonlítja a Föld gravitációját alacsony pályán a felszín feletti 270 kilométeres magassággal. És a műhold fel tudta venni ezeket a hanghullámokat.
A
GOCE nagyon érzékeny gyorsulásmérőkkel rendelkezik a fedélzeten, amelyek vezérlik az ionhajtóművet. Ez segít a műholdat stabil pályán tartani. 2011. március 11-én a GOCE gyorsulásmérői függőleges eltolódást észleltek a műhold körüli nagyon vékony légkörben, valamint hullámzó légnyomás-eltolódásokat észleltek a földrengésből származó hanghullámok terjedése közben. A műhold tolómotorjai korrigálták az eltolást, és eltárolták az adatokat, ami olyasmi lett, mint egy földrengés infrahangfelvétele.
Ezt a bejegyzést a műholdadatok közé sorolták, amíg a Rafael F. Garcia vezette tudóscsoport ki nem adta ezt a dokumentumot.
Az első hanguniverzum
Ha lehetséges lenne visszamenni az időben, körülbelül az ősrobbanás utáni első 760 000 évbe, akkor megtudhatnánk, hogy van-e hang az űrben. Abban az időben az univerzum olyan sűrű volt, hogy a hanghullámok szabadon terjedhettek.
Körülbelül ugyanebben az időben az első fotonok fényként kezdtek áthaladni az űrben. Ezt követően végre minden annyira lehűlt, hogy a szubatomi részecskék atomokká kondenzálódjanak. A lehűlés előtt az univerzum tele volt töltött részecskékkel – protonokkal és elektronokkal –, amelyek elnyelték vagy szétszórták a fényt alkotó részecskéket.
Ma a mikrohullámú háttér halvány fényeként éri el a Földet, amely csak nagyon érzékeny rádióteleszkópok számára látható. A fizikusok ezt az ereklyét sugárzásnak nevezik. Ez a világegyetem legrégebbi fénye. Választ ad arra a kérdésre, hogy van-e hang a térben. A CMB az univerzum legrégebbi zenéinek felvételét tartalmazza.
Fény a segítséghez
Hogyan segít a fény abban, hogy megtudjuk, van-e hang az űrben? A hanghullámok a levegőn (vagy csillagközi gázon) nyomásingadozásként terjednek. Amikor a gáz összenyomódik, felmelegszik. Kozmikus léptékben ez a jelenség olyan intenzív, hogy csillagok keletkeznek. És amikor a gáz kitágul, lehűl. A korai univerzumban terjedő hanghullámok enyhe nyomásingadozásokat okoztak a gáznemű környezetben, ami viszont finom hőmérséklet-ingadozásokat hagyott vissza a kozmikus mikrohullámú háttérben.
Hőmérsékletváltozások használata, fizikaA Washingtoni Egyetem John Kramernek sikerült visszaállítania ezeket a kísérteties hangokat az űrből – a táguló univerzum zenéjét. Megszorozta a frekvenciát 1026-szor, hogy az emberi fül hallja őt.
Tehát senki sem hallja igazán a sikolyt az űrben, de a csillagközi gázfelhőkön keresztül vagy a Föld külső légkörének ritka sugaraiban hanghullámok fognak áthaladni.
