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宇宙中最大的声音是什么?

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大科技杂志社 2021-10-20 10:45

有些声音,例如来自打雷、地震、火山爆发的声音,我们可能觉得它们已经“震耳欲聋”,然而,跟外太空一些星体的爆炸和碰撞产生的声音比起来,那只不过是“窃窃私语”。

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当然,发生在外太空的这些声音,我们无法听到,但是,天文学家可以通过其他方式来“听”宇宙中的声音。如果宇宙中存在我们所理解的声音,那么最大的声音会是什么?让我们来看看科学家们如何作答。

英仙座星系团发出的声音最大

美国加州大学天文与天体物理学博士格雷格·萨尔维森表示,英仙座星系团发出的声音是他所知的目前宇宙中最大的声音。

他解释说,产生声音需要两个条件。首先,必须有一种介质可以让声波传播,比如空气或其它气体。事实上,英仙座星系团由数千个星系组成,它们之间的空间中弥漫着炽热的气体。而第二个条件是产生声波的源。在该星系团其中一个星系的中心,有一个强大的黑洞。这个黑洞周期性地向周围的气体喷射大量的能量,这些能量如同声波一样从星系团传播出去。

为什么说它发出的声音最大?原因在于这些能量很大——相当于1亿颗恒星同时爆炸产生的能量总和!如此巨大的能量在“声波运动”,还有比这更大的声音吗?

虽然该声音很大,但我们却无法用耳朵听到。由于声音响度跟振幅成正比,所以该声波的振幅无比巨大,一个波“振完”一个周期大约要1000万年——谁能活那么长时间来听到它!

伽玛射线爆发发出的声音最大

美国加州大学的天文学家普拉格拉·古哈塔库尔塔教授则认为,太空中根本就没有声音!

它有的只是能量,它可以以声音的形式传播,也可以通过其它方式传播,比如爆炸产生的冲击波。所以,如果把声音看作是一种传播的能量,则宇宙最大的“声音”来自伽玛射线爆发。它们是已知宇宙中能量最大的事件——虽然它们还没有被完全理解,但几乎可以肯定的是它们是恒星的爆炸。它们在10秒内释放的能量比太阳在其100亿年的生命周期中释放的能量还要多。换句话说,这个“声音”是最大的。

恒星燃烧发出的声音最大

英国谢菲尔德大学数学和统计学教授罗伯特·埃尔德利一直在研究太阳、空间和等离子体物理、MHD波、线性和非线性波,他有不同看法。

他表示,声音之所以不能在真空中传播,因为它缺少一些像气体这样的介质。而在太空中,虽然这种介质非常稀有,可能每立方千米只有一个原子,或者更少,但这并不意味着大爆炸不会产生声波。

他解释到,太空中充满了等离子体,它是物质的第四种状态(其它三种状态分别是固体、液体和气体)。宇宙本身99.9%都处在等离子体状态,而且到处都有磁场。在太空中,如果磁场不是很强,并且在这种情况下有等离子体,声音就可以传播。

他说,恒星在不停地“冒泡”,这个过程可以看作是“对流”——实质是等离子体状态的扰动,它会产生很多声波。有时这些声波周期可以持续数小时,有时只有几秒钟。我们可以把这些声波解释为非常大的声音。

黑洞合并发出的声音最大

在美国加州理工学院理论天体物理学助理教授吉姆·福勒看来,宇宙中最大的声音无疑来自“黑洞合并”。

他认为,黑洞合并的时候,“声音”是以引力波的形式发出,而不是普通的声波。如果黑洞的质量在1~100个太阳质量的范围内,声音就能够被地球上的我们听到!

这些“合并”会产生大约1052W的功率,大约是太阳输出功率的10亿倍。如果转换成声音响度,相当于520分贝!这数字看起来不是很大,但是,分贝尺度是对数的,每增加10分贝响度就增加10倍。举个例子,人耳暴露在120分贝声音下几分钟就会变聋,520分贝的声音比120分贝的声音大了1040倍。所以,黑洞合并发出的声音,绝对不容小觑。

太阳耀斑发出的声音最大

在美国爱荷华大学物理与天文学教授唐纳德·古内特那里,答案又不一样。

他认为,虽然电磁辐射不是声音,但它可以转化为声音。电磁辐射越强,转化的声音越大。如果从这个角度来看,宇宙中最大的声音则来自曾经的太阳耀斑。

1991年,太阳上发生了一系列剧烈的爆炸——就是我们说的太阳耀斑。它向太阳系发出了一种强烈的冲击波(电磁辐射),当这些电磁辐射经过地球时,我们的仪器探测到了它们,它们以每秒600~800千米的速度移动。这是迄今为止我们探测到的最强的电磁辐射,辐射功率为1013W。

他说,就我们在太阳系附近探测到的电磁辐射而言,它是最强烈的,也就是说,它的“声音”是最大的。

为什么同一个问题,会有这么多不同的答案。这些科学家谁对谁错呢?实际上,科学家没有错,他们只是从不同的角度来回答这个问题。例如,有的将声音看作是能量,有的看作是引力波,还有的看作是电磁辐射,等等。

现在,如果有人问你,宇宙中最大的声音是什么?显然,你依然无法给出“一个”明确的回答。并非没有答案,恰恰相反,它有多个答案,而每一个答案都跟我们如何理解声音有关。

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