Понедельник, 5 декабря, 2022

Музыка небесных сфер

Время на чтение 6 мин.

Как звучат другие планеты? А черная дыра? А каков крик новорожденной Вселенной? На первый взгляд, вопросы абсурдные, но на самом деле у нас есть технологии для того, чтобы на них ответить. В этой подборке мы представляем звуки, которые издает наша Вселенная. И объясняем, как они получились.

Завывания марсианского ветра

19 февраля 2021 года, всего через 18 часов после посадки, марсоход Perseverance записал первые звуки на Марсе. Аппарат сделал это с помощью двух микрофонов, а затем отправил аудио на Землю. После этого Perseverance еще зафиксировал, как он едет по Марсу, а в апреле записал звуки вертолета Ingenuity. Все эти записи NASA собрали в одной аудиогалерее: https://mars.nasa.gov/mars2020/multimedia/audio/

В отличие от следующих пунктов, это реальные записи, в которых регистрировались непосредственно звуковые волны.

Кроме того, на сайте NASA можно услышать, как звучали бы обычные земные звуки (городской трафик, птичье пение и даже «Лунный свет» Дебюсси и ваш собственный голос) на Марсе. Из-за других свойств атмосферы аудиоволны распространяются на красной планете иначе. Поразвлекаться можно здесь: https://mars.nasa.gov/mars2020/participate/sounds/

***

Чтобы преобразовать какие-либо волны в звук, астрономы используют специальные алгоритмы. Сам процесс называется сонификацией. Мощности излучения и длине волны задают определенные параметры высоты и частоты звука в слышимом диапазоне. По такому же принципу работает, например, светомузыка, где характеристикам аудио соответствуют вспышки или затухания света. Сонификация, по сути, аналогична визуализации, благодаря которой мы можем видеть красивые фотографии космических объектов, хотя сведения о них могли быть получены обсерваториями, регистрирующими рентгеновское, микроволновое или инфракрасное излучение.

Песни Юпитера

7 июня 2021 года автоматическая межпланетная станция «Юнона», которая пятью годами ранее вышла на орбиту Юпитера, пролетела вблизи крупнейшего в Солнечной системе спутника — Ганимеда. Ганимед — единственный спутник планеты, который имеет собственную магнитосферу. На «Юноне» была установлена аппаратура, которая позволяла регистрировать электромагнитные волны, которые возникали в результате столкновения солнечного ветра (потока заряженных частиц от нашей звезды) с магнитосферой.

В конце 2021 года ученые из Юго-Западного исследовательского института в Сан-Антонио представили визуализированные и сонифицированные данные от этого пролета (звук резковат, так что сделайте динамики потише):

Настраиваемся на кометные вибрации

В 2004 году к комете Чурюмова-Герасименко была запущена автоматическая межпланетная станция «Розетта». Спустя десять лет спускаемый аппарат «Филы», который несла «Розетта», совершил посадку на небесном теле. Там он зафиксировал колебания электромагнитных волн, которые возникали из-за потока заряженных частиц, которые сталкивались с ней. Чтобы перевести это излучение в слышимый звук, частоту волн увеличили в 10 тысяч раз.

Именно она звучит в аду!

Если поставить в одно предложение слова «космос» и «ад», то в сознании скорее всего возникнет черная дыра — область столь высокой гравитации, что она поглощает все вокруг, и никакое излучение не может из нее выйти.

В 2003 году астрономы установили, что черная дыра в центре скопления Персея издает звук. Разберемся, как это происходит.

Скопление Персея — это тысячи галактик в огромном облаке горячего газа температурой в миллионы кельвинов. Это самое яркое скопление в рентгеновском диапазоне. Наличие газа создает среду, в которой могут распространяться звуковые волны. Однако звук, который издает активное ядро галактики в центре скопления (по современным представлениям, это должна быть очень массивная черная дыра), все равно остается недоступным человеческому уху.

В 2022 году исследователи NASA смогли извлечь оригинальные звуковые волны из данных, зафиксированных орбитальной рентгеновской обсерваторией «Чандра». Эта сонификация отличается от других, описанных в подборке, именно тем, что мы имеем дело не с преобразованными в звук волнами электромагнитного диапазона, а именно с настоящими акустическими волнами.

Астрономы выяснили, что черная дыра вызывает рябь в облаке горячего газа, который звучит на 57 октав ниже, чем до первой октавы. Соответственно, чтобы мы смогли услышать этот звук, его увеличили на 57 и 58 октав (то есть в 144 и 288 квадриллиона раз).

Также астрономы сделали отдельный проект, посвященный сонификации объектов, которые наблюдались обсерваторией «Чандра»: https://chandra.si.edu/sound/

Хоррор-соло Черной Вдовы

От объектов Солнечной системы переместимся чуть дальше — в созвездие Стрелы. Там в 1988 году был обнаружен пульсар PSR B1957+20, который прозвали Черной Вдовой. Пульсаром называется источник радио, рентгеновского, гамма или оптического излучения, которое поступает на Землю в виде всплесков. Астрономы полагают, что эти объекты — быстро вращающиеся нейтронные звезды. Пульсар, который назвали Черной Вдовой, является частью двойной системы, куда еще входит коричневый карлик. Последний разрушается под воздействием нейтронной звезды, за что она и получила название.

В 2018 году астрономы преобразовали радиоизлучение PSR B1957+20, зарегистрированное обсерваторией «Аресибо» в звук:

Из звуков пульсара составили музыкальную композицию:

Увертюра Вселенной

Согласно современным представлениям, Вселенная сразу после Большого взрыва представляла собой очень горячую плазму. Излучение находилось в состоянии теплового равновесия с веществом, то есть все фотоны постоянно излучались и поглощались, не попадая в пространство.

По мере расширения Вселенной, плазма остыла до трех тысяч кельвинов. Это произошло примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва. Тогда-то первые фотоны не поглотились веществом, а начали свое путешествие в пространстве. Прошло 13 миллиардов лет — и вот они достигли Земли, где и были зарегистрированы в микроволновом диапазоне. Это излучение называется реликтовым и считается первым «вскриком» новорожденной Вселенной.

В 2013 году профессор Университета Вашингтона физик Джон Крамер при помощи программы Mathematica преобразовал микроволновое излучение в звук, ускорив его в 1026 раз. При этом Крамер указывает, что в прошлом (380–760 тысяч лет от Большого взрыва) это были именно звуковые волны, которые распространялись по космосу. Подробный рассказ о методе и файлы с записями можно скачать на сайте университета.

Другие статьи

Оставьте ответ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь

Enter Captcha Here : *

Reload Image