FoodPro Preloader

Merkelig, men sant: Black Holes Sing


I det mørke hjertet av Perseus-galakse-klyngen, 300 millioner lysår fra Jorden, har et supermassivt svart hull synget samme notat i 2, 5 milliarder år. Sin tone registrerer 57 oktaver under midten C, og ifølge forskere ved NASAs Chandra X-Ray Center, er en rungende B-flat. Likevel, hvordan er dette mulig i vakuum i rommet? Ly

I det mørke hjertet av Perseus-galakse-klyngen, 300 millioner lysår fra Jorden, har et supermassivt svart hull synget samme notat i 2, 5 milliarder år. Sin tone registrerer 57 oktaver under midten C, og ifølge forskere ved NASAs Chandra X-Ray Center, er en rungende B-flat. Likevel, hvordan er dette mulig i vakuum i rommet?

Lyd krever et medium, for eksempel vann eller luft, for å reise. Her på jorden beveger en lydbølge fra opprinnelsen ved å forårsake at de omgivende luftmolekylene vibrerer. Vibrasjonene går fra ett molekyl til et annet; når de slår et øre, forstås de som støy. Men fordi ingen av luften eller vannet eller mye av noe annet eksisterer i de fleste av de store områdene, er det vanskelig for lyd å reise der.

Det tar et supermassivt svart hull - som en robust opera-diva - å synge et resonant notat i rommet. Disse monstrøse himmelske gjenstandene spenner fra hundretusener til titalls milliarder ganger solens masse og er ofte funnet i sentrum av aktive galakser. For eksempel, Skytten A * - et supermassivt svart hull - sitter i midten av vår egen galakse, Milky Way.

Svarte hull er beryktet for deres tyngdekraft, noe som er så sterkt at ingenting kan unnslippe, i henhold til konvensjonell visdom. Men dette er ikke helt riktig - noe betyr noe. Et svart hulls tyngdekraften trekker en mishmash av materie og energi inn i den omkringliggende accretion-disken, en ringlignende struktur dannet av gass og støv. Men noe av denne saken blir voldsomt utvist fra det svarte hullets poler som "relativistiske stråler". Disse strålene brenner inn i den brennende gassen rundt hullet og genererer lommer i den ellers ensartede skyen.

"Lydbølger er trykkbølger. Og svarte hull, eller i det minste deres relativistiske stråler, kan generere enorme lydbølger, som deretter forplanter seg gjennom omkringliggende galaktisk gass, " forklarer astronomen Steven Allen, en professor i fysikk ved Stanford University som studerer Perseus-galaksen klyngen. "Når relativistiske stråler, som inneholder materiale som beveger seg nær lysets hastighet, smelter inn i den varme gassen som gjennomsyrer gigantiske elliptiske galakser og klynger av galakser, slår de en" galaktisk tromme "som det var." Strålen fungerer som "pinnen", mens overflaten av gassen er "trommelen".

Selv om folk ikke kan høre disse bølgene (fordi lyd ikke kan bevege seg gjennom det enorme vakuumet som skiller denne "trommelen" og oss), kan vi "se" dem ved hjelp av røntgen observasjoner. Etter hvert som lydbølger spredes gjennom den brennende gassen i galakser og galakse-klynger, har regioner med større trykk (lydbølgetopper) en tendens til å virke lysere i røntgenstråler; svakere områder (troughs) er dimmer.

Chandra røntgen teleskop observasjoner av Perseus Cluster viser omtrent konsentriske ripples av lysere og svakere gass, som indikerer lydbølger. "Vi kan ikke se bølgene beveger seg, " sier Allen. "De relevante tidsskalaene er for lange, siden bølgene er omtrent 10 millioner år, men vi har et klart" øyeblikksbilde "av dem."

Perseus 'sorte hull er ikke universets eneste galaktiske vokalist. M87, en galakse som holder et av universets mest massive sorte hull, er også kjent som croon. Selv om sangen ikke er så stabil som Perseus ', er den mer involvert, med notater så dype som 59 oktaver under midten C.

"Det er ingen grunn til at svarte hull kan synge samme notat, " sier Peter Edmonds, en astrofysiker ved Chandra X-Ray Center. Galakser som har flere sager kan gi en dypere lyd, fordi denne saken kan føre til større, men mindre vanlige utbrudd fra det svarte hullet. Det er bundet til å være andre viktige faktorer som bidrar til et svart hulls spesifikke lyd, for eksempel temperaturen på gassen og dens beliggenhet, men detaljene er ikke godt forstått, sier Edmonds.

Andre interstellare objekter og hendelser produserer lydbølger også, legger han til. Faktisk har ekkoene til big bang vært humming og hissing siden kort tid etter universets fødsel.

Ifølge astronomen Mark Whittle fra University of Virginia ble big bang lydbølger opprettet under universets første 380.000 år da rommet fortsatt var tåket med gass som inneholdt frie elektroner. Når tåken ryddet, falt universet stille.

Big Bangs ballad er fortsatt påvist, og beskrives av Whittle som "et nedstigende skrik, som forvandler seg til en dypere brøl, med senere voksende løft." Han legger til: "Kanskje mest bemerkelsesverdig, innenfor big bangs lyd er det en grunnleggende tone og et sett med harmonier."

Selvfølgelig var big bangen selv stum, fordi det tar tid for press for å opptre over avstander og generere en lydbølge. Bare senere, da trykket styrker krysset områder av verdensrommet og satt opp lydbølger, etablerte sistnevnte deres tilstedeværelse.

Tettere til hjemmet har solen skilt i tusenvis av år. Konveksjonstrømmer på solflaten gir trykkbølger som beveger seg til den indre korona og tilbake til overflaten, noe som gjør at overflaten blir broil og vibrerer. Disse dype, tredimensjonale lydbølgene tillater forskere bedre å forstå solens indre struktur.

Faktisk gir musikken til sfærene, og til og med supermassive sorte hull, innsikt i universets grunnleggende natur. Selv om ingen levende ting på jorden kan høre musikk i det ytre rom, fortsetter kosmos sin orkestervisning. For forståelse ser forskerne på (og lytter) tett og gjør astronomer det beste publikum på jorden.

Les dette neste

I motsetning til Sylvester og Tweety får katter vanligvis sine fugler - opptil 3,7 milliarder av demNy sesong på den røde planetenSpørsmål & Svar: Lawrence Krauss på den største historien noensinne fortaltRing meg på MetaphoneVarmere hav knyttet til østkysten orkanutbruddVenter på reformer kan gi det vitenskapelige fellesskapet lindring fra Storbritannias farliggjørende skadereglerItalias oliventre måtte ikke dø6 Supercool Tech Toy Standouts på 2016 International Toy Fair [Slide Show]