«Услышать» космос: от темной материи до кометы Чурюмова — Герасименко

Известно, что звук в безвоздушном пространстве не распространяется. Но назвать космос немым нельзя. Рассказываем, как «звучат» планеты и другие космические объекты, и где их послушать.

^{Фото NASA / Unsplash}

Радио для темной материи

Темная материя — составляет большую часть Вселенной. Ученым известно (благодаря гравитационным аномалиям), что темная материя существует, но зарегистрировать её пока не удалось. Она не излучает свет, а также любое другое электромагнитное излучение, видимое современным телескопам. Группа физиков предложила способ детекции темной материи — «послушать» её. Они разрабатывают своеобразное «радио», на основе детекторов гравитационных волн. Они будут улавливать аксионы — гипотетические нейтральные частицы, удерживающие протоны и нейтроны вместе — составляющие существенную часть холодной тёмной материи.

В этом году физики из Стокгольмского университета предложили подход, который усилит эффект «радио». Они предположили, что электрическое поле аксионов можно использовать для создания колебаний в плазме, что сделает сигнал более явным.

Отметим, что в 2017 году аналогичный проект начали развивать в Стэндфордском университете. В основу их «радио» для темной материи легла концепция корпускулярно-волнового дуализма. Она предполагает, что материальные микроскопические объекты при одних условиях проявляют свойства волн, а при других — свойства частиц. И эти волны можно зарегистрировать с помощью антенн и резонаторов. Нужно лишь настроиться на частоту темной материи. Вероятно, сигнал будет очень слабым, поэтому инженеры дополнительно разрабатывают высокочувствительные магнитометры. Они могут чувствовать поля с индукцией менее одного фемтогаусса. Пока ученые пытаются «расслышать» темную материю, некоторые звуки космоса можно послушать уже сейчас.

Черная дыра и «голос» Юпитера

Чтобы мы могли услышать, как «звучат» планеты и другие небесные тела, физики преобразуют электромагнитные волны в звуковые. Это творческий процесс, который похож на создание музыки. Впервые космическое излучение преобразовали в звук в 1996 году. Тогда зонд «Галилео» сделал запись электромагнитных волн Юпитера. Правда, позже оказалось, что это были заряженные частицы от спутника планеты — Ганимеда.

Сделать нужную аудиозапись удалось в 2016 году. Тогда НАСА опубликовало запись с космического аппарата «Юнона» в момент его вхождения в магнитосферу Юпитера. Зонд передал на Землю звуки, которые возникли при взаимодействии магнитного поля планеты и солнечного ветра.

Существует аналогичная запись с Сатурна. Её сделал зонд «Кассини», который вылетел с Земли в 1997 году. Источник радиоволн, которые издает Сатурн, — полярное сияние на полюсах планеты длительностью от нескольких минут до часа. Акустический фон газового гиганта характеризуется большим количеством высоких и низких тонов и постоянным изменением частоты звучания.

В 2014 году аппарат «Филы» с зонда «Розетта» высадился на поверхность кометы Чурюмова — Герасименко. Там он зафиксировал издаваемый ей звук с помощью инструмента для изучения плазменной среды. Комета «поет» на частоте 40–50 мГц — вибрации вызывают частицы плазмы, проходящие сквозь магнитное поле.

Если говорить о других небесных телах, то еще в 2003 году физики из Кембриджа под руководством Эндрю Фабиана (Andrew Fabian) обнаружили «поющую» черную дыру в кластере Персея — в центре скопления галактик. Астрономы использовали телескоп «Чандра». Он улавливал рентгеновское излучение, которое исходило из самого центра кластера. Так ученые выявили звуковые волны от сверхмассивной черной дыры.

Скопление галактик способствует тому, что космический газ «пульсирует» из-за множества гравитационных воздействий — он и издает низкий «звук», указывающий на изменение давления в черной дыре. Ученые считают, что она поет уже многие миллиарды лет, а издаваемый ей шумовой фон на 57 октав ниже ноты «до». Это — за пределами слышимости человеческого уха.

Музыка с «Хаббла»

Сотрудники НАСА превратили в «музыку» ультразвуковые данные, которые получил телескоп «Хаббл». Каждому элементу на сделанных снимках специальный компьютерный алгоритм назначил свой звук. Звездам и небольшим галактикам присвоил короткие звуки, а спиральным галактикам — длинные.

Многие западные издания назвали эту «музыку» жуткой и пугающей. Кстати, у NASA есть собственный аккаунт в SoundCloud — там агентство выкладывает не только тематические подкасты, но и другие звуки из космоса.