Ruimte is geen homogeen niets. Tussen verschillende objecten bevinden zich wolken van gas en stof. Het zijn de overblijfselen van supernova-explosies en de plek voor stervorming. In sommige gebieden is dit interstellaire gas dicht genoeg om geluidsgolven voort te planten, maar ze zijn niet vatbaar voor het menselijk gehoor.
Is er geluid in de ruimte?
Wanneer een object beweegt - of het nu de trilling van een gitaarsnaar of een exploderend vuurwerk is - beïnvloedt het nabijgelegen luchtmoleculen, alsof het wordt geduwd. Deze moleculen botsen tegen hun buren, en die op hun beurt tegen de volgende. Beweging verspreidt zich als een golf door de lucht. Wanneer het het oor bereikt, neemt de persoon het waar als geluid.
Wanneer een geluidsgolf door de lucht gaat, fluctueert de druk op en neer zoals zeewater in een storm. De tijd tussen deze trillingen wordt de frequentie van geluid genoemd en wordt gemeten in hertz (1 Hz is één trilling per seconde). De afstand tussen de hoogste drukpieken wordt de golflengte genoemd.
Geluid kan zich alleen voortplanten in een medium waarin de golflengte niet meer is dangemiddelde afstand tussen deeltjes. Natuurkundigen noemen dit 'voorwaardelijk vrije weg' - de gemiddelde afstand die een molecuul aflegt na een botsing met de ene en voor interactie met de volgende. Een dicht medium kan dus kortegolfgeluiden uitzenden en vice versa.
Langegolfgeluiden hebben frequenties die het oor als lage tonen waarneemt. In een gas met een gemiddelde vrije weg van meer dan 17 m (20 Hz), zullen de geluidsgolven te laag zijn om door mensen te worden waargenomen. Ze worden infrageluiden genoemd. Als er buitenaardse wezens waren met oren die zeer lage tonen kunnen horen, zouden ze zeker weten of geluiden in de ruimte te horen zijn.
Black Hole Song
Op ongeveer 220 miljoen lichtjaar afstand, in het centrum van een cluster van duizenden sterrenstelsels, zoemt een superzwaar zwart gat de laagste noot die het universum ooit heeft gehoord. 57 octaven onder de middelste C, wat ongeveer een miljoen miljard keer dieper is dan het menselijk gehoor.
Het diepste geluid dat mensen kunnen horen, heeft een cyclus van ongeveer één trilling per 1/20ste van een seconde. Een zwart gat in het sterrenbeeld Perseus heeft een cyclus van ongeveer één trilling per 10 miljoen jaar.
Dit kwam aan het licht in 2003, toen NASA's Chandra-ruimtetelescoop iets ontdekte in het gas dat de Perseus-cluster vult: geconcentreerde ringen van licht en donker, als rimpelingen in een vijver. Astrofysici zeggen dat dit sporen zijn van ongelooflijk laagfrequente geluidsgolven. helderder -dit zijn de toppen van de golven waar de druk op het gas het grootst is. De donkere ringen zijn depressies waar de druk lager is.
Geluid dat je kunt zien
Heet, gemagnetiseerd gas wervelt rond een zwart gat, zoals water dat rond een afvoer wervelt. Terwijl het beweegt, creëert het een krachtig elektromagnetisch veld. Sterk genoeg om gas nabij de rand van een zwart gat te versnellen tot bijna de lichtsnelheid, en het te veranderen in enorme uitbarstingen die relativistische jets worden genoemd. Ze dwingen het gas zijwaarts te draaien en dit effect veroorzaakt angstaanjagende geluiden vanuit de ruimte.
Ze reizen door de Perseus-cluster honderdduizenden lichtjaren van hun bron, maar geluid kan alleen reizen zolang er genoeg gas is om het te vervoeren. Dus het stopt aan de rand van de gaswolk die de Perseus-cluster van melkwegstelsels vult. Dit betekent dat het onmogelijk is om het geluid op aarde te horen. Je ziet het effect alleen op de gaswolk. Het lijkt alsof je door de ruimte kijkt naar een geluiddichte camera.
Vreemde planeet
Onze planeet slaakt een diepe kreun elke keer dat de korst beweegt. Dan is er geen twijfel of geluiden zich in de ruimte voortplanten. Een aardbeving kan trillingen in de atmosfeer veroorzaken met een frequentie van één tot vijf Hz. Als het sterk genoeg is, kan het subsonische golven door de atmosfeer de ruimte in sturen.
Natuurlijk is er geen duidelijke grens waar de atmosfeer van de aarde eindigt en de ruimte begint. De lucht wordt gewoon geleidelijk dunner tot uiteindelijkverdwijnt helemaal. Van 80 tot 550 kilometer boven het aardoppervlak is de gemiddelde vrije weg van een molecuul ongeveer een kilometer. Dit betekent dat de lucht op deze hoogte ongeveer 59 keer dunner is dan het mogelijk zou zijn om geluid te horen. Het kan alleen lange infrasone golven dragen.
Toen in maart 2011 een aardbeving met een kracht van 9,0 de noordoostkust van Japan deed schudden, registreerden seismografen over de hele wereld de golven die door de aarde gingen, en de trillingen veroorzaakten laagfrequente trillingen in de atmosfeer. Deze trillingen zijn helemaal naar de plaats gereisd waar het zwaartekrachtveld van de European Space Agency en de stationaire Ocean Circulation Explorer (GOCE) -satelliet de zwaartekracht van de aarde in een lage baan vergelijken met 270 kilometer boven het oppervlak. En de satelliet kon deze geluidsgolven opnemen.
GOCE heeft zeer gevoelige versnellingsmeters aan boord die de ionenschroef aansturen. Dit helpt de satelliet in een stabiele baan te houden. Op 11 maart 2011 detecteerden de versnellingsmeters van GOCE een verticale verschuiving in de zeer dunne atmosfeer rond de satelliet, evenals golvende verschuivingen in luchtdruk, terwijl geluidsgolven van een aardbeving zich voortplanten. De stuwraketten van de satelliet corrigeerden de offset en sloegen de gegevens op, wat zoiets werd als een infrageluidopname van een aardbeving.
Deze invoer werd geclassificeerd in de satellietgegevens totdat een team van wetenschappers onder leiding van Rafael F. Garcia dit document vrijgaf.
Het eerste geluid inuniversum
Als het mogelijk zou zijn om terug in de tijd te gaan, naar ongeveer de eerste 760.000 jaar na de oerknal, zou men kunnen achterhalen of er geluid in de ruimte is. In die tijd was het heelal zo dicht dat geluidsgolven vrij konden reizen.
Ongeveer rond dezelfde tijd begonnen de eerste fotonen als licht door de ruimte te reizen. Daarna was alles eindelijk voldoende afgekoeld om subatomaire deeltjes te condenseren tot atomen. Voordat de afkoeling plaatsvond, was het universum gevuld met geladen deeltjes - protonen en elektronen - die fotonen absorbeerden of verstrooiden, de deeltjes waaruit licht bestaat.
Vandaag bereikt het de aarde als een vage gloed van de microgolfachtergrond, alleen zichtbaar voor zeer gevoelige radiotelescopen. Natuurkundigen noemen dit relikwiestraling. Het is het oudste licht in het heelal. Het geeft antwoord op de vraag of er geluid is in de ruimte. De CMB bevat een opname van de oudste muziek ter wereld.
Licht om te helpen
Hoe helpt licht ons om te weten of er geluid is in de ruimte? Geluidsgolven reizen door lucht (of interstellair gas) als drukschommelingen. Wanneer het gas wordt gecomprimeerd, wordt het heter. Op kosmische schaal is dit fenomeen zo intens dat er sterren worden gevormd. En als het gas uitzet, koelt het af. Geluidsgolven die zich door het vroege heelal voortplanten, veroorzaakten lichte drukschommelingen in de gasvormige omgeving, die op hun beurt subtiele temperatuurschommelingen achterlieten die weerspiegeld werden in de kosmische microgolfachtergrond.
Gebruik van temperatuurveranderingen, natuurkundeUniversiteit van Washington John Kramer slaagde erin deze griezelige geluiden uit de ruimte te herstellen - de muziek van het uitdijende universum. Hij vermenigvuldigde de frequentie met 1026 keer zodat menselijke oren hem konden horen.
Dus niemand hoort de schreeuw in de ruimte echt, maar er zullen geluidsgolven zijn die door wolken van interstellair gas of in de ijle stralen van de buitenste atmosfeer van de aarde bewegen.
