חלל אינו דבר הומוגני. בין עצמים שונים יש ענני גז ואבק. הם שרידי פיצוצי סופרנובה והמקום להיווצרות כוכבים. באזורים מסוימים, הגז הבין-כוכבי הזה צפוף מספיק כדי להפיץ גלי קול, אך הם אינם רגישים לשמיעה אנושית.
יש צליל בחלל?
כאשר חפץ זז - בין אם זה רטט של מיתר גיטרה או זיקוקי דינור מתפוצץ - זה משפיע על מולקולות אוויר סמוכות, כאילו דוחף אותן. מולקולות אלה מתרסקות בשכנותיהן, ואלו, בתורן, לתוך הבאות. תנועה מתפשטת באוויר כמו גל. כאשר הוא מגיע לאוזן, האדם תופס אותו כקול.
כאשר גל קול עובר באוויר, הלחץ שלו משתנה מעלה ומטה כמו מי ים בסערה. הזמן בין רעידות אלו נקרא תדר הקול והוא נמדד בהרץ (1 הרץ הוא תנודה אחת לשנייה). המרחק בין פסגות הלחץ הגבוהות ביותר נקרא אורך הגל.
צליל יכול להתפשט רק במדיום שבו אורך הגל אינו עולה עלמרחק ממוצע בין חלקיקים. פיזיקאים קוראים לזה "דרך חופשית על תנאי" - המרחק הממוצע שעוברת מולקולה לאחר התנגשות באחת ולפני אינטראקציה עם השניה. לפיכך, מדיום צפוף יכול לשדר צלילים באורך גל קצר ולהיפך.
לצלילי גל ארוך יש תדרים שהאוזן תופסת כצלילים נמוכים. בגז עם נתיב חופשי ממוצע גדול מ-17 מ' (20 הרץ), גלי הקול יהיו בתדר נמוך מכדי שייתפסו על ידי בני אדם. הם נקראים אינפרסאונדים. אם היו חייזרים עם אוזניים שיכולות לשמוע צלילים נמוכים מאוד, הם היו יודעים בוודאות אם ניתן לשמוע צלילים בחלל החיצון.
שיר חור שחור
בסביבות 220 מיליון שנות אור משם, במרכזו של צביר של אלפי גלקסיות, חור שחור סופר מסיבי מזמזם את הצליל הנמוך ביותר שהיקום שמע אי פעם. 57 אוקטבות מתחת ל-C האמצעית, שהיא עמוקה בערך פי מיליון מיליארד משמיעה אנושית.
לצליל העמוק ביותר שבני אדם יכולים לשמוע יש מחזור של בערך רטט אחד כל 1/20 שניה. לחור שחור בקבוצת הכוכבים פרסאוס יש מחזור של בערך תנודה אחת כל 10 מיליון שנה.
זה התגלה ב-2003, כאשר טלסקופ החלל צ'אנדרה של נאס א גילה משהו בגז הממלא את צביר פרסאוס: טבעות מרוכזות של אור וחושך, כמו אדוות בבריכה. אסטרופיזיקאים אומרים שאלו עקבות של גלי קול בתדר נמוך להפליא. בהיר יותר -אלו הם ראשי הגלים שבהם הלחץ על הגז הוא הגדול ביותר. הטבעות הכהות יותר הן שקעים שבהם הלחץ נמוך יותר.
צליל שאתה יכול לראות
גז חם וממוגנט מסתחרר סביב חור שחור, כמו מים שמתערבלים סביב ניקוז. בזמן שהוא נע, הוא יוצר שדה אלקטרומגנטי רב עוצמה. חזק מספיק כדי להאיץ גז ליד קצה חור שחור כמעט למהירות האור, ולהפוך אותו לפרצי ענק הנקראים סילונים רלטיביסטיים. הם מאלצים את הגז להסתובב הצידה בדרכו, והאפקט הזה גורם לקולות מפחידים מהחלל.
הם עוברים דרך אשכול פרסאוס מאות אלפי שנות אור מהמקור שלהם, אבל הקול יכול לנוע רק כל עוד יש מספיק גז לשאת אותו. אז הוא נעצר בקצה ענן הגז הממלא את צביר הגלקסיות פרסאוס. זה אומר שאי אפשר לשמוע את הצליל שלו על פני כדור הארץ. אתה יכול לראות רק את ההשפעה על ענן הגז. זה נראה כמו להסתכל בחלל במצלמה אטומה לרעש.
כוכב לכת מוזר
כוכב הלכת שלנו פולט גניחה עמוקה בכל פעם שהקרום שלו זז. אז אין ספק אם צלילים מתפשטים בחלל. רעידת אדמה יכולה ליצור רעידות באטמוספירה בתדירות של אחד עד חמישה הרץ. אם הוא חזק מספיק, הוא יכול לשלוח גלים תת-קוליים דרך האטמוספירה לחלל החיצון.
כמובן, אין גבול ברור היכן מסתיימת האטמוספירה של כדור הארץ ומתחיל החלל. האוויר פשוט נהיה דליל יותר בהדרגה עד שבסופו של דברנעלמת כליל. מ-80 עד 550 קילומטרים מעל פני כדור הארץ, הנתיב החופשי הממוצע של מולקולה הוא כקילומטר. המשמעות היא שהאוויר בגובה הזה דליל בערך פי 59 ממה שניתן יהיה לשמוע קול. הוא יכול לשאת רק גלים אינפרא-קוליים ארוכים.
כאשר רעידת אדמה בעוצמה 9.0 טלטלה את החוף הצפון-מזרחי של יפן במרץ 2011, סייסמוגרפים ברחבי העולם תיעדו את גליו עוברים בכדור הארץ, והרעידות גרמו לתנודות בתדר נמוך באטמוספירה. תנודות אלה עברו עד למקום שבו שדה הכבידה של סוכנות החלל האירופית והלוויין הנייח של Ocean Circulation Explorer (GOCE) משווים את כוח המשיכה של כדור הארץ במסלול נמוך ל-270 קילומטרים מעל פני השטח. והלוויין הצליח להקליט את גלי הקול האלה.
לGOCE יש מדי תאוצה רגישים מאוד על הסיפון השולטים במדחף היונים. זה עוזר לשמור את הלוויין במסלול יציב. ב-11 במרץ 2011, מדי התאוצה של GOCE זיהו שינוי אנכי באטמוספירה הדקה מאוד מסביב ללוויין, כמו גם שינויים גליים בלחץ האוויר, כאשר גלי קול מרעידת אדמה מתפשטים. הדחפים של הלוויין תיקנו את ההיסט ואחסנו את הנתונים, שהפכו למשהו כמו הקלטת אינפרסאונד של רעידת אדמה.
ערך זה סווג בנתוני הלוויין עד שצוות מדענים בראשות רפאל פ. גרסיה פרסם את המסמך הזה.
הצליל הראשון נכנסהיקום
אם היה אפשר לחזור אחורה בזמן, בערך ל-760,000 השנים הראשונות שלאחר המפץ הגדול, אפשר היה לגלות אם יש קול בחלל. באותה תקופה היקום היה כה צפוף שגלי קול יכלו לנוע בחופשיות.
בערך באותו זמן, הפוטונים הראשונים החלו לנוע בחלל כאור. לאחר מכן, הכל סוף סוף התקרר מספיק כדי שחלקיקים תת-אטומיים יתעבו לאטומים. לפני שהתרחשה ההתקררות, היקום התמלא בחלקיקים טעונים - פרוטונים ואלקטרונים - שקלטו או פיזרו פוטונים, החלקיקים המרכיבים את האור.
היום הוא מגיע לכדור הארץ כזוהר קלוש של רקע המיקרוגל, הנראה רק לטלסקופי רדיו רגישים מאוד. פיזיקאים קוראים לשריד הזה קרינה. זהו האור העתיק ביותר ביקום. זה עונה על השאלה האם יש צליל בחלל. ה-CMB מכיל הקלטה של המוזיקה העתיקה ביותר ביקום.
Light to help
איך האור עוזר לנו לדעת אם יש צליל בחלל? גלי קול עוברים באוויר (או בגז בין-כוכבי) כתנודות לחץ. כאשר הגז נדחס, הוא מתחמם. בקנה מידה קוסמי, התופעה הזו כל כך אינטנסיבית עד שנוצרים כוכבים. וכשהגז מתרחב, הוא מתקרר. גלי קול שהתפשטו ביקום המוקדם גרמו לתנודות לחץ קלות בסביבה הגזים, מה שבתורם הותירו תנודות טמפרטורה עדינות המשתקפות ברקע המיקרוגל הקוסמי.
שימוש בשינויי טמפרטורה, פיזיקהאוניברסיטת וושינגטון ג'ון קרמר הצליח לשחזר את הצלילים המפחידים האלה מהחלל - המוזיקה של היקום המתרחב. הוא הכפיל את התדר ב-1026 פעמים כדי שאוזניים אנושיות יוכלו לשמוע אותו.
אז אף אחד לא באמת שומע את הצעקה בחלל, אבל יהיו גלי קול שינועו דרך ענני גז בין-כוכבי או בקרניים הנדירות של האטמוספירה החיצונית של כדור הארץ.
