อวกาศไม่ใช่สิ่งที่เป็นเนื้อเดียวกัน ระหว่างวัตถุต่าง ๆ มีเมฆก๊าซและฝุ่น พวกมันคือซากของซุปเปอร์โนวาระเบิดและจุดกำเนิดดาว ในบางพื้นที่ ก๊าซในอวกาศนี้มีความหนาแน่นมากพอที่จะกระจายคลื่นเสียงได้ แต่จะไม่ไวต่อการได้ยินของมนุษย์
ในอวกาศมีเสียงไหม
เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ - ไม่ว่าจะเป็นการสั่นของสายกีตาร์หรือดอกไม้ไฟที่ระเบิด - มันส่งผลต่อโมเลกุลของอากาศที่อยู่ใกล้เคียงราวกับว่ากำลังผลักพวกมัน โมเลกุลเหล่านี้ชนเพื่อนบ้านของพวกเขาและในทางกลับกัน การเคลื่อนไหวแผ่กระจายไปในอากาศเหมือนคลื่น เมื่อถึงหูบุคคลนั้นจะรับรู้ว่าเป็นเสียง
เมื่อคลื่นเสียงผ่านอากาศ ความกดอากาศจะผันผวนขึ้นลงเหมือนน้ำทะเลในพายุ เวลาระหว่างการสั่นสะเทือนเหล่านี้เรียกว่าความถี่ของเสียงและวัดเป็นเฮิรตซ์ (1 Hz คือการสั่นหนึ่งครั้งต่อวินาที) ระยะห่างระหว่างจุดสูงสุดของความดันสูงสุดเรียกว่าความยาวคลื่น
เสียงสามารถแพร่กระจายได้เฉพาะในสื่อที่มีความยาวคลื่นไม่เกินระยะห่างเฉลี่ยระหว่างอนุภาค นักฟิสิกส์เรียกสิ่งนี้ว่า "ถนนที่ไม่มีเงื่อนไข" - ระยะทางเฉลี่ยที่โมเลกุลเดินทางหลังจากชนกับสิ่งหนึ่งและก่อนที่จะมีปฏิสัมพันธ์กับอีกสิ่งหนึ่ง ดังนั้นสื่อที่มีความหนาแน่นสูงสามารถส่งเสียงที่มีความยาวคลื่นสั้นและในทางกลับกัน
เสียงคลื่นยาวมีความถี่ที่หูรับรู้เป็นเสียงต่ำ ในก๊าซที่มีเส้นทางอิสระเฉลี่ยมากกว่า 17 เมตร (20 เฮิรตซ์) คลื่นเสียงจะมีความถี่ต่ำเกินกว่าที่มนุษย์จะรับรู้ได้ พวกเขาถูกเรียกว่าอินฟราซาวน์ หากมีมนุษย์ต่างดาวที่มีหูที่ได้ยินเสียงโน้ตต่ำๆ พวกเขาจะรู้แน่ชัดว่าสามารถได้ยินเสียงในอวกาศหรือไม่
เพลงหลุมดำ
ห่างออกไปประมาณ 220 ล้านปีแสง ณ ใจกลางกระจุกกาแลคซีหลายพันแห่ง หลุมดำขนาดมหึมากำลังส่งเสียงโน้ตต่ำสุดที่จักรวาลเคยได้ยิน 57 อ็อกเทฟต่ำกว่ากลาง C ซึ่งลึกกว่าการได้ยินของมนุษย์ประมาณล้านล้านเท่า
เสียงที่ลึกที่สุดที่มนุษย์ได้ยินจะมีวัฏจักรการสั่นประมาณ 1 ครั้งทุกๆ 1/20 ของวินาที หลุมดำในกลุ่มดาวเพอร์ซีอุสจะมีวัฏจักรการสั่นประมาณหนึ่งครั้งทุกๆ 10 ล้านปี
สิ่งนี้เกิดขึ้นในปี 2546 เมื่อกล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทราของนาซ่าค้นพบบางอย่างในก๊าซที่เติมกระจุกเพอร์ซิอุส: วงแหวนของแสงและความมืดที่รวมตัวกันอย่างหนาแน่น เช่น ระลอกคลื่นในสระน้ำ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์กล่าวว่าสิ่งเหล่านี้เป็นร่องรอยของคลื่นเสียงที่มีความถี่ต่ำอย่างไม่น่าเชื่อ สว่างขึ้น -เหล่านี้เป็นยอดคลื่นที่ความดันก๊าซมากที่สุด วงแหวนสีเข้มคือความกดอากาศที่ความดันต่ำ
เสียงที่คุณเห็น
ก๊าซแม่เหล็กที่ร้อนและหมุนวนรอบหลุมดำ เหมือนกับน้ำที่หมุนวนรอบท่อระบายน้ำ เมื่อมันเคลื่อนที่ มันจะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทรงพลัง แรงพอที่จะเร่งความเร็วของแก๊สใกล้ขอบหลุมดำจนเกือบเท่ากับความเร็วแสง ทำให้มันกลายเป็นระเบิดขนาดใหญ่ที่เรียกว่าไอพ่นสัมพัทธภาพ พวกมันบังคับให้แก๊สหมุนไปด้านข้าง และเอฟเฟกต์นี้ทำให้เกิดเสียงที่น่าขนลุกจากอวกาศ
พวกมันเดินทางผ่านกลุ่ม Perseus Cluster หลายร้อยหลายพันปีแสงจากแหล่งกำเนิด แต่เสียงสามารถเดินทางได้ตราบใดที่มีก๊าซเพียงพอที่จะบรรทุก ดังนั้นมันจึงหยุดที่ขอบเมฆก๊าซที่ปกคลุมกระจุกดาราจักร Perseus ซึ่งหมายความว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะได้ยินเสียงของมันบนโลก คุณสามารถเห็นผลกระทบบนก้อนก๊าซเท่านั้น เหมือนมองไปในอวกาศด้วยกล้องกันเสียง
โลกประหลาด
โลกของเราส่งเสียงครวญครางทุกครั้งที่เปลือกโลกเคลื่อนตัว ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเสียงแพร่กระจายในอวกาศหรือไม่ แผ่นดินไหวสามารถสร้างการสั่นสะเทือนในบรรยากาศด้วยความถี่หนึ่งถึงห้าเฮิรตซ์ ถ้าแรงพอก็จะส่งคลื่น subsonic ผ่านชั้นบรรยากาศออกสู่อวกาศได้
แน่นอน ไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนที่ชั้นบรรยากาศของโลกสิ้นสุดและพื้นที่เริ่มต้น อากาศก็ค่อยๆบางลงจนในที่สุดหายไปโดยสิ้นเชิง จาก 80 ถึง 550 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวโลก เส้นทางอิสระเฉลี่ยของโมเลกุลจะอยู่ที่ประมาณ 1 กิโลเมตร ซึ่งหมายความว่าอากาศที่ระดับความสูงนี้บางกว่าที่จะได้ยินเสียงได้ 59 เท่า ทำได้แค่คลื่นอินฟาเรดยาวเท่านั้น
เมื่อเกิดแผ่นดินไหวขนาด 9.0 ริกเตอร์ที่ชายฝั่งตะวันออกเฉียงเหนือของญี่ปุ่นในเดือนมีนาคม 2011 เครื่องวัดแผ่นดินไหวทั่วโลกได้บันทึกคลื่นที่เคลื่อนผ่านโลก และการสั่นสะเทือนทำให้เกิดการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำในบรรยากาศ การสั่นสะเทือนเหล่านี้ได้เดินทางไปจนถึงบริเวณที่สนามแรงโน้มถ่วงขององค์การอวกาศยุโรปและดาวเทียมสำรวจการไหลเวียนของมหาสมุทร (GOCE) ที่หยุดนิ่งเปรียบเทียบแรงโน้มถ่วงของโลกในวงโคจรต่ำถึง 270 กิโลเมตรเหนือพื้นผิว และดาวเทียมก็สามารถบันทึกคลื่นเสียงเหล่านี้ได้
GOCE มีมาตรความเร่งที่ละเอียดอ่อนมากบนเครื่องที่ควบคุมไออนทรัสเตอร์ ช่วยให้ดาวเทียมอยู่ในวงโคจรที่มั่นคง เมื่อวันที่ 11 มีนาคม 2011 มาตรความเร่งของ GOCE ตรวจพบการเคลื่อนตัวในแนวตั้งในบรรยากาศที่บางมากรอบๆ ดาวเทียม รวมถึงการเคลื่อนตัวของความกดอากาศเป็นลูกคลื่น เนื่องจากคลื่นเสียงจากแผ่นดินไหวแพร่กระจาย ตัวขับดันของดาวเทียมแก้ไขออฟเซ็ตและจัดเก็บข้อมูล ซึ่งกลายเป็นเหมือนการบันทึกคลื่นความถี่วิทยุจากแผ่นดินไหว
รายการนี้จัดอยู่ในข้อมูลดาวเทียมจนกระทั่งทีมนักวิทยาศาสตร์นำโดย Rafael F. Garcia ได้เผยแพร่เอกสารนี้
เสียงแรกในจักรวาล
หากย้อนเวลากลับไปได้ ราวๆ 760,000 ปีแรกหลังบิ๊กแบง ใครจะรู้ว่ามีเสียงในอวกาศหรือไม่ ในเวลานั้นจักรวาลมีความหนาแน่นมากจนคลื่นเสียงสามารถเดินทางได้อย่างอิสระ
ในช่วงเวลาเดียวกัน โฟตอนแรกเริ่มเดินทางผ่านอวกาศเป็นแสง หลังจากนั้น ในที่สุดทุกอย่างก็เย็นตัวลงจนอนุภาคย่อยของอะตอมรวมตัวเป็นอะตอมได้ ก่อนที่ความเย็นจะเกิดขึ้น จักรวาลเต็มไปด้วยอนุภาคที่มีประจุ - โปรตอนและอิเล็กตรอน - ที่ดูดกลืนหรือกระจัดกระจายโฟตอน ซึ่งเป็นอนุภาคที่ประกอบเป็นแสง
วันนี้มาถึงพื้นโลกเป็นแสงจางๆ ของพื้นหลังไมโครเวฟ ซึ่งมองเห็นได้เฉพาะกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่มีความละเอียดอ่อนมากเท่านั้น นักฟิสิกส์เรียกรังสีนี้ว่า เป็นแสงที่เก่าแก่ที่สุดในจักรวาล ตอบคำถามว่ามีเสียงในอวกาศหรือไม่ CMB มีการบันทึกเพลงที่เก่าแก่ที่สุดในจักรวาล
เบาช่วย
แสงช่วยให้เรารู้ได้อย่างไรว่ามีเสียงในอวกาศ? คลื่นเสียงเดินทางผ่านอากาศ (หรือก๊าซระหว่างดวงดาว) เมื่อความดันผันผวน เมื่ออัดแก๊สก็จะร้อนขึ้น ในระดับจักรวาล ปรากฏการณ์นี้รุนแรงมากจนดาวก่อตัวขึ้น และเมื่อก๊าซขยายตัวก็จะเย็นตัวลง คลื่นเสียงที่แผ่ขยายไปทั่วเอกภพยุคแรกทำให้เกิดความผันผวนของความดันเล็กน้อยในสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซ ซึ่งจะทำให้ความผันผวนของอุณหภูมิเล็กน้อยสะท้อนให้เห็นในพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล
การใช้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิฟิสิกส์มหาวิทยาลัยวอชิงตัน John Kramer สามารถฟื้นฟูเสียงที่น่าขนลุกเหล่านี้จากอวกาศ - ดนตรีของจักรวาลที่กำลังขยายตัว เขาคูณความถี่ด้วย 1026 ครั้งเพื่อให้หูของมนุษย์ได้ยินเขา
จึงไม่มีใครได้ยินเสียงกรีดร้องในอวกาศจริงๆ แต่จะมีคลื่นเสียงเคลื่อนตัวผ่านเมฆก๊าซระหว่างดวงดาวหรือในรังสีหายากของชั้นบรรยากาศชั้นนอกของโลก