Existuje zvuk ve vesmíru? Zvuk se šíří ve vesmíru?

Cosmos není homogenní nic. Mezi různými objekty jsou mraky plynu a prachu. Jsou zbytky po výbuchu supernovy a místech pro tvorbu hvězd. V některých oblastech je tento mezihvězdný plyn dostatečně hustý, aby propagoval zvukové vlny, ale nejsou náchylné k lidskému sluchu.

Existuje zvuk ve vesmíru?

Když se objekt pohybuje - ať už jde o vibraci kytarové struny nebo explodujícího ohňostroje - působí na blízké molekuly vzduchu, jako by je tlačil. Tyto molekuly přerušují své sousedy a ty zase do následujících. Pohyb se šíří vzduchem jako vlna. Když se dostane do ucha, člověk ji vnímá jako zvuk.

Když vzdušný prostor prochází zvukovou vlnou, jeho tlak kolísá nahoru a dolů jako mořská voda v bouři. Čas mezi těmito vibracemi se nazývá frekvence zvuku a měří se v hertzu (1 Hz - jedná se o jednu kmitočet za sekundu). Vzdálenost mezi vrcholy nejvyššího tlaku se nazývá vlnová délka.

Zvuk se může šířit pouze v prostředí, ve kterém vlnová délka není větší než průměrná vzdálenost mezi částicemi. Fyzici nazývají tuto "podmíněně volnou cestu" - průměrnou vzdálenost, kterou molekula projde po kolizi s jednou a před interakcí s další. Takto husté médium může přenášet zvuky s krátkou vlnovou délkou a naopak.

Zvuky s dlouhými vlnami mají frekvence, které ucho vnímá jako nízké tóny. V plynu s průměrnou střední volnou cestou přesahující 17 m (20 Hz) budou zvukové vlny příliš nízké frekvence, takže je lidé mohou vnímat. Jsou nazývány infrasound. Kdyby byli mimozemšťané s ušima, kteří vnímali velmi nízké noty, věděli by jistě, zda se ve vesmíru ozývají zvuky.

Píseň černé díry

Ve vzdálenosti zhruba 220 milionů světelných let, uprostřed hvězdokupy tisíců galaxií, supermasivní černá díra zpívá nejnižší poznámku, kterou vesmír někdy slyšel. Na 57 oktáv pod průměrem "před", což je zhruba milión miliardkrát hlubší než zvuk frekvence, kterou může člověk slyšet.

Nejhlubší zvuk, který může člověk zachytit, má cyklus asi jedné oscilace každých 1/20 sekundy. V černé díře v souhvězdí Perseus je cyklus asi jedno kmitání každých 10 milionů let.

To se stalo známým v roce 2003, kdy vesmírný teleskop "Chandra" NASA objevil něco v plynu, který naplnil skupinu Perseus: koncentrované kroužky světla a tmy, podobné vlnám v rybníku. Astrofyziké říkají, že se jedná o stopy neuvěřitelně nízkofrekvenčních zvukových vln. Jasnější jsou vrcholy vln, kde je největší tlak na plyn. Prstence jsou tmavší - jsou to dutiny, kde je tlak nižší.

Zvuk, který můžete vidět

Horký, magnetizovaný plyn se otáčí okolo černé díry, podobně jako voda cirkulující kolem odtoku. Pohybuje, vytváří silné elektromagnetické pole. Je dostatečně silný k tomu, aby urychlil plyn blízko okraje černé díry k rychlosti světla a přeměnil ho na obrovské výbuchy nazývané relativistické trysky. Vyvíjejí plyn, aby se otočili k boku, a tento dopad způsobuje tajemné zvuky z vesmíru.

Přecházejí přes Perseus cluster po stovky tisíc světelných let od zdroje, ale zvuk může cestovat jen tak dlouho, dokud je dostatek plynu k jeho přepravě. Proto se zastaví na okraji plnění plynového mraku cluster galaxií Perseus. To znamená, že je nemožné slyšet jeho zvuk na Zemi. Můžete vidět pouze vliv na plynový mrak. Vypadá to, že když se podíváte na prostor na zvukotěsné kameru.

Divná planeta

Naše planeta vydává hluboké sténání pokaždé, když se kůra pohybuje. Není pochyb o tom, zda se v prostoru šíří zvuky. Zemětřesení může vytvářet vibrace v atmosféře s frekvencí od jednoho do pěti Hz. Je-li dostatečně silný, může do atmosféry přenášet infrazvukové vlny do otevřeného prostoru.

Samozřejmě, že neexistuje jasná hranice, kde zemská atmosféra končí a prostor začíná. Vzduch se postupně stává tenčí, až nakonec úplně zmizí. Od 80 do 550 kilometrů nad zemským povrchem je průměrná volná cesta molekuly asi kilometr. To znamená, že vzduch v této výšce je zhruba 59krát tenký než ten, ve kterém by bylo možné slyšet zvuk. Může nést pouze dlouhé infrazvukové vlny.

Když v březnu 2011, zemětřesení o síle 9,0 zasáhlo severovýchodní pobřeží Japonska, seismografy po celém světě zaznamenáno jeho vlna prochází Zemí a vibrace způsobil nízkofrekvenční oscilace v atmosféře. Tyto vibrace se vydaly až k místu, kde byla loď Evropská kosmická agentura (Gravity Field) a stacionární družice Ocean Circulation Explorer (GOCE) porovnává gravitaci Země na nízké oběžné dráze se značkou 270 kilometrů nad povrchem. A satelit se podařilo zaznamenat tyto zvukové vlny.

GOCE má na palubě velmi citlivé akcelerometry, které ovládají iontový pohon. To pomáhá udržovat satelit v stabilní oběžné dráze. 11. března 2011 goda akcelerometry GOCE objevili vertikální přemístění ve velmi řídké atmosféře kolem satelitu, stejně jako zvlněné změny tlaku vzduchu v době šíření zvukových vln od zemětřesení. Motory satelitu korigovaly posun a uložily údaje, které se podobaly záznamu infrazvuku zemětřesení.

Tento záznam byl klasifikován v družicových datech, dokud skupina vědců pod vedením Rafaela F. Garcie neuveřejnila tento dokument.

První zvuk ve vesmíru

Kdyby se dostala příležitost vrátit se do minulosti, asi prvních 760 000 let po Velkém třesku by bylo možné zjistit, zda je v prostoru nějaký zvuk. V tomto okamžiku byl vesmír tak hustý, že zvukové vlny se mohly volně šířit.

Přibližně ve stejnou dobu začaly první fotony cestovat ve vesmíru jako světlo. Koneckonců, všechno nakonec vychladlo, takže subatomové částice kondenzují do atomů. Než došlo k ochlazení, vesmír byl naplněn nabitými částicemi - protony a elektrony - které absorbovaly nebo rozptýlely fotony, částice, které vytvářejí světlo.

Dnes dosahuje Zemi jako slabý záblesk mikrovlnného pozadí, který je viditelný jen velmi citlivými radioloky. Fyzici nazývají toto reliktní záření. Je to nejstarší světlo ve vesmíru. Odpovídá na otázku, zda v prostoru existuje zvuk. Relikální záření obsahuje záznam nejstarší hudby vesmíru.

Osvětlení v nápovědě

Jak vám světlo pomůže zjistit, zda je v prostoru nějaký zvuk? Zvuková vlna prochází vzduchem (nebo mezihvězdným plynem) jako kolísání tlaku. Při uzavírání smlouvy se plyn stává teplejším. V kosmickém měřítku je tento jev tak intenzivní, že vzniká hvězda. A když plyn expanduje, ochladí se. Zvukové vlny šířící se skrz časný vesmír způsobily slabé kolísání tlaku v plynném médiu, což zase zanechalo slabé teplotní poruchy odrážející se v kosmickém mikrovlnném pozadí.

Díky změnám teploty dokázal John Cramer z University of Washington fyziky obnovit tyto tajuplné zvuky z vesmíru - hudbu rozšiřujícího se vesmíru. Vynásobil frekvenci o 10²⁶ aby lidské uši to slyšely.

Takže nikdo skutečně neslyší křik ve vesmíru, ale zvuky vln se budou pohybovat skrz mraky mezihvězdného plynu nebo v řídkých paprscích vnější atmosféry Země.