Космос - це не однорідне ніщо. Між різними об'єктами є хмари газу і пилу. Вони є залишками після вибуху наднових і місцем для формування зірок. У деяких областях цей міжзоряний газ досить щільний, щоб поширювати звукові хвилі, але вони не сприйнятливі для людського слуху.

Є в космосі звук?

Коли об'єкт рухається - будь то вібрація гітарної струни або вибухає феєрверк - він впливає на сусідні молекули повітря, як би штовхаючи їх. Ці молекули врізаються у своїх сусідів, а ті, у свою чергу, в наступні. Рух поширюється по повітрю подібно хвилі. Коли вона досягає вуха, людина сприймає її як звук.


Коли звукова хвиля проходить крізь повітряний простір, його тиск коливається вгору і вниз, немов морська вода в шторм. Час між цими вібраціями називається частотою звуку і вимірюється в герцах (1 Гц - це одна осциляція в секунду). Відстань між піками найвищого тиску називається довжиною хвилі. Звук може поширюватися тільки в середовищі, в якій довжина хвилі не більше середньої відстані між частинками. Фізики називають це «умовно вільної дорогою» - середня відстань, яку молекула проходить після зіткнення з одного і перед взаємодією з наступного. Таким чином, щільне середовище може передавати звуки з короткою довжиною хвилі і навпаки. Звуки з довгими хвилями мають частоти, які вухо сприймає як низькі тони. В газі з середньою довжиною вільного пробігу, що перевищує 17 м (20 Гц), звукові хвилі будуть занадто низькочастотними, щоб людина змогла їх сприйняти. Вони називаються инфразвуками. Якби існували інопланетяни з вухами, що сприймають дуже низькі ноти, вони б точно знали, чути чи звуки у відкритому космосі.

Пісня чорної діри

На відстані близько 220 мільйонів світлових років, у центрі кластера з тисяч галактик, надмасивна чорна діра наспівує найнижчу ноту, яку коли-небудь чула всесвіт. На 57 октав нижче середньої «до», що приблизно на мільйон мільярдів разів глибше, ніж звук тієї частоти, яку людина може почути. Самий глибокий звук, який можливо вловити людям, має цикл близько одного коливання кожні 1/20 секунди. У чорної діри в сузір'ї Персея цикл становить близько одного коливання кожні 10 мільйонів років. Це стало відомо в 2003 році, коли космічний телескоп NASA «Чандра» виявив щось в газі, заповнює кластер Персея: концентровані кільця світла і темряви, схожі на брижі в ставку. Астрофізики кажуть, що це сліди неймовірно низькочастотних звукових хвиль. Більш яскраві - це вершини хвиль, де найбільший тиск на газ. Кільця темніше - це западини, де тиск нижче.

Звук, який можна побачити

Гарячий, намагнічений газ обертається навколо чорної діри, схожий на воду, яка циркулює навколо зливу. Рухаючись, він створює потужне електромагнітне поле. Достатньо сильне, щоб прискорити газ біля краю чорної діри практично до швидкості світла, перетворюючи його у величезні сплески, що називаються релятивістськими струменями. Вони змушують газ повернути на своєму шляху в бік, і цей вплив викликає моторошні звуки з космосу.
Вони переносяться через кластер Персея протягом сотень тисяч світлових років від свого джерела, але звук може подорожувати тільки до тих пір, поки достатньо газу для його перевезення. Тому він зупиняється на краю газової хмари, що заповнює скупчення галактик Персея. Це означає, що неможливо почути його звук на Землі. Можна побачити тільки вплив на газова хмара. Це виглядає так, як якщо дивитися через простір на звукоізольований камеру.

Дивна планета

Наша планета видає глибокий стогін кожен раз, коли рухається її кора. Тоді не залишається сумнівів: чи поширюються звуки в космосі. Землетрус може створювати вібрації в атмосфері з частотою від одного до п'яти Гц. Якщо воно досить сильне, то може посилати інфразвукові хвилі через атмосферу у відкритий космос. Звичайно, немає чіткої межі, де атмосфера Землі закінчується і починається космос. Повітря просто поступово стає тоншим, поки, зрештою, не зникає зовсім. Від 80 до 550 кілометрів над поверхнею Землі довжина вільного пробігу молекули становить близько кілометра. Це означає, що повітря на цій висоті приблизно у 59 разів тонше такого, при якому була б можливість чути звук. Він здатний лише переносити довгі інфразвукові хвилі. Коли в березні 2011 року землетрус магнітудою 9.0 потрясло північно-східне узбережжя Японії, сейсмографи у всьому світі зафіксували, як його хвилі проходили крізь Землю, а вібрації викликали низькочастотні коливання в атмосфері. Ці вібрації пройшли весь шлях до того місця, де корабель Європейського космічного агентства (Gravity Field) і стаціонарний супутник Ocean Circulation Explorer (GOCE) порівнює гравітацію Землі на низькій орбіті з відміткою 270 кілометрів над поверхнею. І супутнику вдалось записати ці звукові хвилі. GOCE має дуже чутливими акселерометрами на борту, які керують іонним двигуном. Це допомагає підтримувати супутник на стабільній орбіті. 11 березня 2011 року акселерометри GOCE виявили вертикальне зміщення в дуже тонкій атмосфері навколо супутника, а також хвилеподібні зрушення в тиску повітря, в момент поширення звукових хвиль від землетрусу. Двигуни супутника скорегували зміщення і зберегли дані, які стали подобою запису інфразвуку землетрусу.
Ця запис була засекречена в даних про супутнику до тих пір, поки група вчених, очолювана Рафаелем Ф. Гарсією, не опублікувала цей документ.

Перший звук у всесвіті

Якби була можливість повернутися в минуле, приблизно в перші 760000 років після Великого Вибуху, можна було б дізнатися, чи є в космосі звук. У цей час Всесвіт була настільки щільною, що звукові хвилі могли вільно поширюватися. Приблизно тоді ж перші фотони починали подорожувати в космосі в якості світла. Після всі нарешті захолола настільки, щоб субатомні частинки конденсировались в атоми. До того, як сталося охолодження, Всесвіт була заповнена зарядженими частками - протонами і електронами - які поглинали або розсіювали фотони, частинки, що становлять світ. Сьогодні він досягає Землі як слабке світіння мікрохвильового фону, видиме тільки дуже чутливими радиотелескопами. Фізики називають це реліктовим випромінюванням. Це самий старий світ у всесвіті. Він відповідає на питання, чи є звук в космосі. Реліктове випромінювання містить запис найдавнішої музики всесвіту.

Світло в допомогу

Як світло допомагає дізнатися, чи є звук в космосі? Звукові хвилі проходять крізь повітря (або міжзоряний газ) як коливання тиску. Коли газ стискається, стає жарко. У космічних масштабах це явище настільки інтенсивно, що утворюються зірки. А коли газ розширюється, він остигає. Звукові хвилі, що поширюються по ранній всесвіту, викликали слабкі коливання тиску в газовому середовищі, що, в свою чергу, залишало слабкі збої температури, відображені в космічному мікрохвильовому фоні. Використовуючи температурні зміни, фізику Університету Вашингтона Джона Крамера вдалося відновити ці моторошні звуки з космосу - музику розширюється всесвіту. Він помножив частоту в 10 26 раз, щоб людські вуха змогли його почути. Так що дійсно ніхто не почує крику в космосі, але залишаться звукові хвилі, що рухаються крізь хмари міжзоряного газу або в розріджених променях зовнішньої атмосфери Землі.