Avaruus ei ole homogeeninen mikään. Erilaisten esineiden välissä on kaasu- ja pölypilviä. Ne ovat supernovaräjähdyksen jäänteitä ja tähtien muodostumispaikka. Joillakin alueilla tämä tähtienvälinen kaasu on tarpeeksi tiheä levittääkseen äänia altoja, mutta ne eivät ole herkkiä ihmisen kuulolle.
Onko avaruudessa ääntä?
Kun esine liikkuu - olipa kyseessä sitten kitaran kielen värähtely tai räjähtävä ilotulitus - se vaikuttaa lähellä oleviin ilmamolekyyleihin ikään kuin työntäen niitä. Nämä molekyylit törmäävät naapureihinsa ja ne puolestaan seuraaviin. Liike leviää ilmassa kuin a alto. Kun se saavuttaa korvan, henkilö havaitsee sen äänenä.
Kun äänia alto kulkee ilman läpi, sen paine vaihtelee ylös ja alas kuin merivesi myrskyssä. Näiden värähtelyjen välistä aikaa kutsutaan äänen taajuudeksi ja se mitataan hertseinä (1 Hz on yksi värähtely sekunnissa). Korkeimpien painehuippujen välistä etäisyyttä kutsutaan aallonpituudeksi.
Ääni voi levitä vain väliaineessa, jonka aallonpituus on enintäänkeskimääräinen etäisyys hiukkasten välillä. Fyysikot kutsuvat tätä "ehdollisesti vapaaksi tieksi" - keskimääräiseksi matkaksi, jonka molekyyli kulkee törmättyään yhteen ja ennen kuin se on vuorovaikutuksessa seuraavan kanssa. Siten tiheä väliaine voi lähettää lyhyen aallonpituisia ääniä ja päinvastoin.
Pitkien a altojen äänillä on taajuuksia, jotka korva havaitsee matalina ääninä. Kaasussa, jonka keskimääräinen vapaa reitti on yli 17 m (20 Hz), ääniaallot ovat liian matalataajuisia ihmisten havaittavaksi. Niitä kutsutaan infraääniksi. Jos olisi avaruusolentoja, joiden korvat kuulevat erittäin matalat nuotit, he tietäisivät varmasti, kuuluuko ääniä ulkoavaruudessa.
Black Hole -laulu
Noin 220 miljoonan valovuoden päässä, tuhansien galaksien joukon keskellä supermassiivinen musta aukko humisee matalimman sävelen, jonka maailmankaikkeus on koskaan kuullut. 57 oktaavia alle keskitason C, mikä on noin miljoona miljardia kertaa syvempi kuin ihmisen kuulo.
Syvimmällä äänellä, jonka ihmiset kuulevat, on noin yksi värähtely sekunnin 1/20 välein. Perseuksen tähdistössä olevan mustan aukon kiertokulku on noin yksi värähtely 10 miljoonan vuoden välein.
Tämä tuli ilmi vuonna 2003, kun NASAn Chandra-avaruusteleskooppi havaitsi jotain Perseus-klusterin täyttävästä kaasusta: keskittyneitä valon ja pimeyden renkaita, kuin a altoilua lammessa. Astrofyysikot sanovat, että nämä ovat jälkiä uskomattoman matalataajuisista ääniaalloista. kirkkaampi -nämä ovat a altojen huippuja, joissa kaasun paine on suurin. Tummemmat renkaat ovat syvennyksiä, joissa paine on alhaisempi.
Ääni, jonka näet
Kuuma, magnetoitunut kaasu pyörii mustan aukon ympärillä, kuin vesi pyörii viemärin ympärillä. Liikkuessaan se luo voimakkaan sähkömagneettisen kentän. Tarpeeksi voimakas kiihdyttääkseen kaasun lähellä mustan aukon reunaa lähes valonnopeuteen, jolloin se muuttuu v altaviksi purskeiksi, joita kutsutaan relativistisiksi suihkuiksi. Ne pakottavat kaasun kääntymään sivuttain matkallaan, ja tämä vaikutus aiheuttaa aavemaisia ääniä avaruudesta.
Ne kulkevat Perseus-klusterin läpi satojen tuhansien valovuosien päässä lähteestään, mutta ääni voi kulkea vain niin kauan kuin kaasua on tarpeeksi sen kuljettamiseen. Joten se pysähtyy Perseuksen galaksijoukon täyttävän kaasupilven reunaan. Tämä tarkoittaa, että sen ääntä on mahdotonta kuulla maan päällä. Näet vain vaikutuksen kaasupilveen. Näyttää siltä, että katselisit avaruuden läpi äänieristettyä kameraa.
Outo planeetta
Planeettamme huutaa syvään aina, kun sen kuori liikkuu. Silloin ei ole epäilystäkään siitä, leviävätkö äänet avaruudessa. Maanjäristys voi aiheuttaa ilmakehään värähtelyjä taajuudella yhdestä viiteen hertsiin. Jos se on tarpeeksi vahva, se voi lähettää aliäänia altoja ilmakehän läpi avaruuteen.
Ei tietenkään ole selvää rajaa, missä Maan ilmakehä päättyy ja avaruus alkaa. Ilma vain ohenee vähitellen, kunnes lopultakatoaa kokonaan. 80 - 550 kilometriä maanpinnan yläpuolella molekyylin keskimääräinen vapaa polku on noin kilometri. Tämä tarkoittaa, että ilma tässä korkeudessa on noin 59 kertaa ohuempaa kuin olisi mahdollista kuulla ääntä. Se voi kuljettaa vain pitkiä infraäänia altoja.
Kun 9,0 magnitudin maanjäristys ravisteli Japanin koillisrannikkoa maaliskuussa 2011, seismografit ympäri maailmaa tallensivat sen maan läpi kulkevia a altoja, ja värähtely aiheutti matalataajuisia värähtelyjä ilmakehässä. Nämä värähtelyt ovat kulkeneet aina siihen asti, missä Euroopan avaruusjärjestön painovoimakenttä ja kiinteä Ocean Circulation Explorer (GOCE) -satelliitti vertaavat Maan painovoimaa matalalla kiertoradalla 270 kilometriin pinnan yläpuolella. Ja satelliitti pystyi tallentamaan nämä ääniaallot.
GOCEssa on erittäin herkkiä kiihtyvyysantureita, jotka ohjaavat ionipotkuria. Tämä auttaa pitämään satelliitin vakaalla kiertoradalla. 11. maaliskuuta 2011 GOCE:n kiihtyvyysmittarit havaitsivat pystysuuntaisen siirtymän erittäin ohuessa ilmakehässä satelliitin ympärillä sekä a altoilevia muutoksia ilmanpaineessa, kun maanjäristyksen ääniaallot etenevät. Satelliitin potkurit korjasivat poikkeaman ja tallensivat tiedot, joista tuli jotain maanjäristyksen infraäänitallennetta.
Tämä merkintä luokiteltiin satelliittitietoihin, kunnes Rafael F. Garcian johtama tutkijaryhmä julkaisi tämän asiakirjan.
Ensimmäinen ääni sisäänuniversumi
Jos olisi mahdollista palata ajassa taaksepäin, noin ensimmäisiin 760 000 vuoteen alkuräjähdyksen jälkeen, voisi selvittää, kuuluuko avaruudessa ääntä. Tuolloin universumi oli niin tiheä, että ääniaallot saattoivat kulkea vapaasti.
Suurin suunnilleen samaan aikaan ensimmäiset fotonit alkoivat kulkea avaruuden halki valona. Sen jälkeen kaikki lopulta jäähtyi tarpeeksi, jotta subatomiset hiukkaset tiivistyivät atomeiksi. Ennen jäähtymistä maailmankaikkeus oli täynnä varautuneita hiukkasia - protoneja ja elektroneja - jotka absorboivat tai siroittivat fotoneja, hiukkasia, jotka muodostavat valon.
Tänään se saavuttaa Maan mikroa altouunin taustan heikosti hehkuna, joka näkyy vain erittäin herkissä radioteleskoopeissa. Fyysikot kutsuvat tätä jäännettä säteilyksi. Se on maailmankaikkeuden vanhin valo. Se vastaa kysymykseen, onko avaruudessa ääntä. CMB sisältää tallenteen maailmankaikkeuden vanhimmasta musiikista.
Valo auttaa
Kuinka valo auttaa meitä tietämään, kuuluuko avaruudessa ääntä? Ääniaallot kulkevat ilman (tai tähtienvälisen kaasun) läpi paineenvaihteluina. Kun kaasu puristetaan, se kuumenee. Kosmisessa mittakaavassa tämä ilmiö on niin voimakas, että tähtiä muodostuu. Ja kun kaasu laajenee, se jäähtyy. Varhaisen universumin läpi leviävät ääniaallot aiheuttivat lieviä paineenvaihteluita kaasumaisessa ympäristössä, mikä puolestaan jätti hienoiset lämpötilanvaihtelut heijastumaan kosmiseen mikroa altotaustaan.
Lämpötilamuutosten käyttö, fysiikkaWashingtonin yliopisto John Kramer onnistui palauttamaan nämä aavemaiset äänet avaruudesta - laajenevan maailmankaikkeuden musiikin. Hän kertoi taajuuden 1026 kertaa, jotta ihmiskorvat kuulivat hänet.
Joten kukaan ei todellakaan kuule huutoa avaruudessa, mutta äänia altoja liikkuu tähtienvälisten kaasupilvien läpi tai maapallon ulkoilmakehän harvinaisissa säteissä.
