فضا یک چیز همگن نیست. بین اجسام مختلف ابرهایی از گاز و غبار وجود دارد. آنها بقایای انفجارهای ابرنواختر و محل تشکیل ستاره هستند. در برخی مناطق، این گاز بین ستاره ای به اندازه کافی متراکم است که امواج صوتی را منتشر کند، اما آنها برای شنوایی انسان حساس نیستند.
آیا در فضا صدا وجود دارد؟
هنگامی که یک جسم حرکت می کند - چه ارتعاش سیم گیتار باشد یا یک آتش بازی در حال انفجار - بر مولکول های هوای مجاور تأثیر می گذارد، گویی آنها را هل می دهد. این مولکول ها به همسایگان خود برخورد می کنند و آن ها به نوبه خود به مولکول های بعدی برخورد می کنند. حرکت مانند یک موج در هوا پخش می شود. هنگامی که به گوش می رسد، شخص آن را به عنوان صدا درک می کند.
وقتی یک موج صوتی از هوا می گذرد، فشار آن مانند آب دریا در طوفان بالا و پایین می شود. زمان بین این ارتعاشات فرکانس صدا نامیده می شود و بر حسب هرتز اندازه گیری می شود (1 هرتز یک نوسان در ثانیه است). فاصله بین بالاترین پیک فشار را طول موج می گویند.
صدا فقط می تواند در محیطی منتشر شود که طول موج آن بیشتر ازفاصله متوسط بین ذرات فیزیکدانان این جاده را "جاده آزاد مشروط" می نامند - میانگین مسافتی که یک مولکول پس از برخورد با یکی و قبل از برهمکنش با دیگری طی می کند. بنابراین، یک محیط متراکم می تواند صداهای با طول موج کوتاه را منتقل کند و بالعکس.
صداهای موج بلند فرکانس هایی دارند که گوش آن ها را به صورت زنگ های کم درک می کند. در گازی با میانگین مسیر آزاد بیشتر از 17 متر (20 هرتز)، امواج صوتی بسیار کم فرکانس خواهند بود که توسط انسان قابل درک نیستند. به آنها زیرصوت می گویند. اگر بیگانگانی با گوش‌هایی وجود داشته باشند که نت‌های بسیار پایین را بشنوند، مطمئناً می‌دانند که صداها در فضای بیرونی شنیده می‌شوند یا خیر.
آهنگ سیاه چاله
در فاصله 220 میلیون سال نوری از ما، در مرکز خوشه ای متشکل از هزاران کهکشان، یک سیاهچاله بسیار پرجرم پایین ترین صدایی را که کیهان تا به حال شنیده است، زمزمه می کند. 57 اکتاو زیر درجه سانتیگراد متوسط، که حدود یک میلیون میلیارد بار عمیق‌تر از شنوایی انسان است.
عمیق ترین صدایی که انسان می تواند بشنود دارای چرخه ای تقریباً یک ارتعاش در هر 1/20 ثانیه است. یک سیاهچاله در صورت فلکی برسائوس هر 10 میلیون سال یک نوسان دارد.
این در سال 2003 آشکار شد، زمانی که تلسکوپ فضایی چاندرا ناسا چیزی را در گاز پرکننده خوشه پرسئوس کشف کرد: حلقه‌های متمرکزی از نور و تاریکی، مانند امواج در یک برکه. اخترفیزیکدانان می گویند که اینها ردپای امواج صوتی با فرکانس فوق العاده پایین است. روشن تر -اینها نوک امواج هستند که فشار روی گاز در آنها بیشترین است. حلقه‌های تیره‌تر فرورفتگی‌هایی هستند که در آن فشار کمتر است.
صدایی که می توانید ببینید
گاز داغ و مغناطیسی در اطراف سیاهچاله می چرخد، مانند آب که در اطراف یک زهکش می چرخد. همانطور که حرکت می کند، میدان الکترومغناطیسی قدرتمندی ایجاد می کند. آنقدر قوی است که گاز نزدیک لبه سیاهچاله را تقریباً به سرعت نور شتاب دهد و آن را به انفجارهای عظیمی به نام جت های نسبیتی تبدیل کند. آنها گاز را مجبور می کنند در مسیر خود به طرفین بچرخد و این اثر باعث ایجاد صداهای وهم انگیز از فضا می شود.
آنها از طریق خوشه پرسئوس در فاصله صدها هزار سال نوری از منبع خود حرکت می کنند، اما صدا فقط تا زمانی می تواند حرکت کند که گاز کافی برای حمل آن وجود داشته باشد. بنابراین در لبه ابر گازی که خوشه کهکشانی پرسئوس را پر می کند متوقف می شود. این بدان معناست که شنیدن صدای آن بر روی زمین غیرممکن است. شما فقط می توانید تأثیر آن را روی ابر گاز مشاهده کنید. به نظر می رسد در فضا به دوربین عایق صدا نگاه کنید.
سیاره عجیب
سیاره ما هر بار که پوسته‌اش حرکت می‌کند، ناله‌ای عمیق می‌کشد. پس شکی نیست که صداها در فضا منتشر می شوند یا خیر. یک زلزله می تواند ارتعاشاتی در جو با فرکانس یک تا پنج هرتز ایجاد کند. اگر به اندازه کافی قوی باشد، می تواند امواج مادون صوت را از طریق جو به فضای بیرونی بفرستد.
البته، هیچ مرز مشخصی وجود ندارد که جو زمین به پایان می رسد و فضا از کجا شروع می شود. هوا به تدریج رقیق تر می شود تا در نهایتبه طور کلی ناپدید می شود از ارتفاع 80 تا 550 کیلومتری از سطح زمین، میانگین مسیر آزاد یک مولکول حدود یک کیلومتر است. این بدان معناست که هوا در این ارتفاع حدود 59 برابر رقیق‌تر از شنیدن صدا است. فقط می تواند امواج مادون صوت طولانی را حمل کند.
زمانی که زمین لرزه ای به بزرگی 9 ریشتر در مارس 2011 سواحل شمال شرقی ژاپن را لرزاند، لرزه نگارها در سراسر جهان امواج آن را در حال عبور از زمین ثبت کردند و ارتعاشات باعث ارتعاشات با فرکانس پایین در جو شد. این ارتعاشات تا جایی که میدان گرانشی آژانس فضایی اروپا و ماهواره ثابت Ocean Circulation Explorer (GOCE) گرانش زمین را در مدار پایین با 270 کیلومتر بالاتر از سطح مقایسه می‌کنند، طی کرده‌اند. و ماهواره توانست این امواج صوتی را ضبط کند.
GOCE دارای شتاب‌سنج‌های بسیار حساسی است که پیشران یونی را کنترل می‌کند. این کمک می کند که ماهواره در مداری ثابت بماند. در 11 مارس 2011، شتاب‌سنج‌های GOCE یک جابجایی عمودی در جو بسیار نازک اطراف ماهواره و همچنین تغییرات موج‌دار در فشار هوا، همزمان با انتشار امواج صوتی ناشی از زلزله را شناسایی کردند. رانشگرهای ماهواره انحراف را تصحیح کردند و داده ها را ذخیره کردند که چیزی شبیه به ضبط مادون صوت زلزله شد.
این ورودی در داده های ماهواره ای طبقه بندی شد تا زمانی که تیمی از دانشمندان به رهبری رافائل اف. گارسیا این سند را منتشر کردند.
اولین صدای درکیهان
اگر می‌توانستیم به گذشته برگردیم، به حدود ۷۶۰ هزار سال اول پس از انفجار بزرگ، می‌توان فهمید که آیا صدا در فضا وجود دارد یا خیر. در آن زمان، جهان به قدری متراکم بود که امواج صوتی می توانستند آزادانه حرکت کنند.
تقریباً در همان زمان، اولین فوتون ها شروع به حرکت در فضا به عنوان نور کردند. پس از آن، سرانجام همه چیز به اندازه کافی سرد شد تا ذرات زیراتمی به اتم متراکم شوند. قبل از وقوع سرد شدن، جهان پر از ذرات باردار - پروتون‌ها و الکترون‌ها - بود که فوتون‌ها را جذب یا پراکنده می‌کردند، ذراتی که نور را می‌سازند.
امروز به عنوان درخشش ضعیف پس زمینه مایکروویو به زمین می رسد که فقط برای تلسکوپ های رادیویی بسیار حساس قابل مشاهده است. فیزیکدانان به این تابش یادگاری می گویند. این قدیمی ترین نور در جهان است. به این سوال پاسخ می دهد که آیا در فضا صدا وجود دارد یا خیر. CMB حاوی ضبط قدیمی ترین موسیقی در جهان است.
نوری برای کمک
چگونه نور به ما کمک می کند بفهمیم در فضا صدا وجود دارد یا خیر؟ امواج صوتی در هوا (یا گاز بین ستاره ای) به عنوان نوسانات فشار حرکت می کنند. وقتی گاز فشرده می شود، داغتر می شود. در مقیاس کیهانی، این پدیده به قدری شدید است که ستاره ها شکل می گیرند. و هنگامی که گاز منبسط می شود، خنک می شود. انتشار امواج صوتی در جهان اولیه باعث نوسانات فشار جزئی در محیط گازی شد که به نوبه خود نوسانات دمایی ظریفی را در پس‌زمینه مایکروویو کیهانی منعکس کرد.
استفاده از تغییرات دما، فیزیکدانشگاه واشنگتن جان کرامر موفق شد این صداهای ترسناک را از فضا بازیابی کند - موسیقی جهان در حال گسترش. او فرکانس را در 1026 ضرب کرد تا گوش انسان بتواند او را بشنود.
بنابراین هیچ کس واقعاً فریاد را در فضا نمی‌شنود، اما امواج صوتی در میان ابرهای گاز بین ستاره‌ای یا در پرتوهای کمیاب جو بیرونی زمین حرکت خواهند کرد.
