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宇宙中最大的聲音是什么?

2021-11-03 19:01戴伶
科學(xué)之謎 2021年8期
關(guān)鍵詞:星系團(tuán)分貝電磁輻射

戴伶

有些聲音,例如來(lái)自打雷、地震、火山爆發(fā)的聲音,我們可能覺(jué)得它們已經(jīng)“震耳欲聾”,然而,跟外太空一些星體的爆炸和碰撞產(chǎn)生的聲音比起來(lái),那只不過(guò)是“竊竊私語(yǔ)”。

當(dāng)然,發(fā)生在外太空的這些聲音,我們無(wú)法聽(tīng)到,但是,天文學(xué)家可以通過(guò)其他方式來(lái)“聽(tīng)”宇宙中的聲音。如果宇宙中存在我們所理解的聲音,那么最大的聲音會(huì)是什么?讓我們來(lái)看看科學(xué)家們?nèi)绾巫鞔稹?h3>英仙座星系團(tuán)發(fā)出的聲音最大

美國(guó)加州大學(xué)天文與天體物理學(xué)博士格雷格·薩爾維森表示,英仙座星系團(tuán)發(fā)出的聲音是他所知的目前宇宙中最大的聲音。

他解釋說(shuō),產(chǎn)生聲音需要兩個(gè)條件。首先,必須有一種介質(zhì)可以讓聲波傳播,比如空氣或其它氣體。事實(shí)上,英仙座星系團(tuán)由數(shù)千個(gè)星系組成,它們之間的空間中彌漫著熾熱的氣體。而第二個(gè)條件是產(chǎn)生聲波的源。在該星系團(tuán)其中一個(gè)星系的中心,有一個(gè)強(qiáng)大的黑洞。這個(gè)黑洞周期性地向周圍的氣體噴射大量的能量,這些能量如同聲波一樣從星系團(tuán)傳播出去。

為什么說(shuō)它發(fā)出的聲音最大?原因在于這些能量很大——相當(dāng)于1億顆恒星同時(shí)爆炸產(chǎn)生的能量總和!如此巨大的能量在“聲波運(yùn)動(dòng)”,還有比這更大的聲音嗎?

雖然該聲音很大,但我們卻無(wú)法用耳朵聽(tīng)到。由于聲音響度跟振幅成正比,所以該聲波的振幅無(wú)比巨大,一個(gè)波“振完”一個(gè)周期大約要1000萬(wàn)年——誰(shuí)能活那么長(zhǎng)時(shí)間來(lái)聽(tīng)到它!

伽瑪射線爆發(fā)發(fā)出的聲音最大

美國(guó)加州大學(xué)的天文學(xué)家普拉格拉·古哈塔庫(kù)爾塔教授則認(rèn)為,太空中根本就沒(méi)有聲音!

它有的只是能量,它可以以聲音的形式傳播,也可以通過(guò)其它方式傳播,比如爆炸產(chǎn)生的沖擊波。所以,如果把聲音看作是一種傳播的能量,則宇宙最大的“聲音”來(lái)自伽瑪射線爆發(fā)。它們是已知宇宙中能量最大的事件——雖然它們還沒(méi)有被完全理解,但幾乎可以肯定的是它們是恒星的爆炸。它們?cè)?0秒內(nèi)釋放的能量比太陽(yáng)在其100億年的生命周期中釋放的能量還要多。換句話說(shuō),這個(gè)“聲音”是最大的。

恒星燃燒發(fā)出的聲音最大

英國(guó)謝菲爾德大學(xué)數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)教授羅伯特·埃爾德利一直在研究太陽(yáng)、空間和等離子體物理、MHD波、線性和非線性波,他有不同看法。

他表示,聲音之所以不能在真空中傳播,因?yàn)樗鄙僖恍┫駳怏w這樣的介質(zhì)。而在太空中,雖然這種介質(zhì)非常稀有,可能每立方千米只有一個(gè)原子,或者更少,但這并不意味著大爆炸不會(huì)產(chǎn)生聲波。

他解釋到,太空中充滿了等離子體,它是物質(zhì)的第四種狀態(tài)(其它三種狀態(tài)分別是固體、液體和氣體)。宇宙本身99.9%都處在等離子體狀態(tài),而且到處都有磁場(chǎng)。在太空中,如果磁場(chǎng)不是很強(qiáng),并且在這種情況下有等離子體,聲音就可以傳播。

他說(shuō),恒星在不停地“冒泡”,這個(gè)過(guò)程可以看作是“對(duì)流”——實(shí)質(zhì)是等離子體狀態(tài)的擾動(dòng),它會(huì)產(chǎn)生很多聲波。有時(shí)這些聲波周期可以持續(xù)數(shù)小時(shí),有時(shí)只有幾秒鐘。我們可以把這些聲波解釋為非常大的聲音。

黑洞合并發(fā)出的聲音最大

在美國(guó)加州理工學(xué)院理論天體物理學(xué)助理教授吉姆·福勒看來(lái),宇宙中最大的聲音無(wú)疑來(lái)自“黑洞合并”。

他認(rèn)為,黑洞合并的時(shí)候,“聲音”是以引力波的形式發(fā)出,而不是普通的聲波。如果黑洞的質(zhì)量在1~100個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的范圍內(nèi),聲音就能夠被地球上的我們聽(tīng)到!

這些“合并”會(huì)產(chǎn)生大約1052W的功率,大約是太陽(yáng)輸出功率的10億倍。如果轉(zhuǎn)換成聲音響度,相當(dāng)于520分貝!這數(shù)字看起來(lái)不是很大,但是,分貝尺度是對(duì)數(shù)的,每增加10分貝響度就增加10倍。舉個(gè)例子,人耳暴露在120分貝聲音下幾分鐘就會(huì)變聾,520分貝的聲音比120分貝的聲音大了1040倍。所以,黑洞合并發(fā)出的聲音,絕對(duì)不容小覷。

太陽(yáng)耀斑發(fā)出的聲音最大

在美國(guó)愛(ài)荷華大學(xué)物理與天文學(xué)教授唐納德·古內(nèi)特那里,答案又不一樣。

他認(rèn)為,雖然電磁輻射不是聲音,但它可以轉(zhuǎn)化為聲音。電磁輻射越強(qiáng),轉(zhuǎn)化的聲音越大。如果從這個(gè)角度來(lái)看,宇宙中最大的聲音則來(lái)自曾經(jīng)的太陽(yáng)耀斑。

1991年,太陽(yáng)上發(fā)生了一系列劇烈的爆炸——就是我們說(shuō)的太陽(yáng)耀斑。它向太陽(yáng)系發(fā)出了一種強(qiáng)烈的沖擊波(電磁輻射),當(dāng)這些電磁輻射經(jīng)過(guò)地球時(shí),我們的儀器探測(cè)到了它們,它們以每秒600~800千米的速度移動(dòng)。這是迄今為止我們探測(cè)到的最強(qiáng)的電磁輻射,輻射功率為1013W。

他說(shuō),就我們?cè)谔?yáng)系附近探測(cè)到的電磁輻射而言,它是最強(qiáng)烈的,也就是說(shuō),它的“聲音”是最大的。

為什么同一個(gè)問(wèn)題,會(huì)有這么多不同的答案。這些科學(xué)家誰(shuí)對(duì)誰(shuí)錯(cuò)呢?實(shí)際上,科學(xué)家沒(méi)有錯(cuò),他們只是從不同的角度來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題。例如,有]的將聲音看作是能量,有的看作是引力波,還有的看作是電磁輻射,等等。

現(xiàn)在,如果有人問(wèn)你,宇宙中最大的聲音是什么?顯然,你依然無(wú)法給出“一個(gè)”明確的回答。并非沒(méi)有答案,恰恰相反,它有多個(gè)答案,而每一個(gè)答案都跟我們?nèi)绾卫斫饴曇粲嘘P(guān)。

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