Tähtitaivas on upea näky, mutta tutkijoita kiinnostavat myös avaruuden äänet. Nuori universumi kumisi, ja Aurinko soi kaiken aikaa. Mustan aukon musisoinnistakin on tietoa.



Sisältö jatkuu mainoksen alla

Sisältö jatkuu mainoksen alla


Kukaan ei enää usko, että seireenit laulavat tähtiä ja planeettoja kannattavien kristallipallojen päällä. Sekin on yleisessä tiedossa, että avaruusaluksesta tipahtaneen avunhuudot kantautuvat läheisessä kuussa työskentelevän kaverin korviin vain elokuvissa.

Tähtitieteilijät kuitenkin tutkivat universumin ääniä ja arvelevat tietävänsä, miltä alkuräjähdys kuulosti. Heitä kiinnostaa myös supernovina räjähtävien tähtien mökä. Lisäksi he ovat rekisteröineet esimerkiksi mustien aukkojen ääntelyä.


Tyhjiö on vaiti

Äänen synty ja eteneminen vaativat väliainetta, sillä ääni on väliaineessa tapahtuvaa paineen (tiheyden) vaihtelua. Esimerkiksi kovaäänisen värähtely synnyttää ääniaallon ympäröivään ilmaan, ja me kuulemme musiikkia. Ääni etenee missä tahansa väliaineessa - kiinteässäkin - mutta tyhjässä se ei kulje.

Planeettojen, tähtien ja galaksien välissä on tyhjempää kuin maanpäällisten laboratorioiden tyhjiökammioissa. Avaruus vaikenee, vaikka tutkija käyttäisi kaikkein moderneimpia vastaanottolaitteita.

Universumi ei silti ole täysin hiljainen. Siellä täällä on tiheitä kohtia, joissa nytkin syntyy ääniaaltoja. Nuoruudessaan koko maailmankaikkeus oli tiheän kaasun täyttämä.


Hiljaisuus - ja alkusoitto

Nuoren universumin värähtelyt ovat jähmettyneet meitä ympäröivään kosmiseen taustasäteilyyn. Siksi sen tiheyserot paljastavat universumissa noin 13,7 miljardia vuotta sitten edenneiden ääniaaltojen harjat ja pohjat. Virginian yliopiston professori Mark Whittle on laskenut niiden ja tietokonesimulaatioiden avulla, ettei itse alkuräjähdys pitänyt lainkaan ääntä.

Tilanne muuttui kuitenkin nopeasti. Aineeseen syntyi pieniä epätasaisuuksia, jotka pyrkivät kasvamaan. Kokkareet eivät pysyneet koossa, sillä kuuman kaikkeuden säteilyn paine hajotti niitä. Tämä toistui toistumistaan, ja aineen tiheys muuttui samaan tapaan kuin ilman tiheys äänen edetessä siinä.

Vaikka ihmisiä olisi ollut kuulolla, he eivät olisi aistineet ääntä. Kosminen soitto olisi kyllä ollut tarpeeksi voimakasta, mutta laajenemisen myötä duurista molliin muuttuva ääni oli noin 50 oktaavia kuulokynnyksemme alapuolella.


Tähdet soivat eläessään

Kopauta viinilasia ja kahvikuppia, ja huomaat heti, että astiat poikkeavat tosistaan. Instrumentin sointi kertoo sen rakenteesta. Samalla tavalla tutkijat voivat kosmisten äänten perusteella hahmottaa paikkaa, jossa ääni syntyy.

Universumin alun musiikki muuttui pian kakofoniaksi, joka vähitellen lakkasi sen jälkeen, kun aineen ja säteilyn vuorovaikutus päättyi universumin ollessa noin 400 000 vuotta vanha. Soitto kuitenkin tallentui kosmiseen taustasäteilyyn, joten tutkijat saavat sitä kartoittamalla tietoa nuoren universumin rakenteesta.

Mutta ei sfäärien sointi suinkaan ole ohi. Nyt kaikkeudessa musisoivat elävät ja kuolevat tähdet. Esimerkiksi Soho-satelliitti havainnoi Auringon pinnan värähtelyä, joka johtuu sen sisässä liikkuvista ääniaalloista. Kuuma kaasu tiivistyy ja harvenee. Aurinko soi muiden tähtien lailla.

Tässäkään tapauksessa emme kuulisi mitään, vaikka painaisimme korvamme Aurinkoon. Ääni on jälleen aivan liian matalaa. Tähden värähtelyn paljastama sointi on silti hyödyllinen sormenjälki. Siitä on selvinnyt muun muassa, että Auringon ydin on todella kaksitoista kertaa niin tiheää kuin lyijy.


Soundi kiihtyy kuollessa

Pari vuotta sitten Arizonan yliopiston tutkija Adam Burrows työtovereineen päätyi ehdottamaan, että ääni liittyy myös tähden kuolemaan. Tällä kertaa paikalle sattuvalla ihmisellä olisi teoriassa mahdollisuus kuulla kosmista musiikkia.

Kun Aurinkoa paljon massiivisempi tähti luhistuu elämänsä lopussa, sen sisään muodostuu häiriöaalto, joka ulos työntyessään räjäyttää tähden supernovana. Tutkijoilla on kuitenkin vaikeuksia selittää, miten häiriöaalto jaksaa omin avuin tähden pintaan.

Perinnäisesti avuksi on otettu tähden sisässä syntyneiden neutriinojen energia. Burrowsin ja kumppaneiden simulaatioissa kuolevan tähden ydin alkoi kuitenkin värähdellä niin nopeasti, että tähteen muodostui suunnilleen keski-C:tä (yksiviivaista c:tä) vastaavia ääniaaltoja, jotka avittivat häiriöaallon ulos.

Supernovaräjähdyksessä tähden kuorikerrokset sinkoutuvat avaruuteen. Paikalla on hetken ajan runsaasti kaasua, jossa voisi ehkä kuulla supernovan soundin. Räjähdyksenkin ääni pääsisi etenemään. Kaasu kuitenkin katoaa erittäin nopeasti avaruuden tyhjyyteen, ja ääni mykistyy.


Musta aukko musisoi

Jättiläismäisen mustan aukon ympärillä ääniaallot voivat edetä satojatuhansia valovuosia. Tämä kävi ilmi röntgenkuvasta.

Tutkijat kuvasivat Perseuksen galaksijoukkoa Chandra-röntgensatelliitilla. Joukon keskellä on valtava Perseus A -niminen galaksi. Galaksin keskellä puolestaan on jättiläismäinen musta aukko.

Samalla alueella galaksien välissä on myös paljon kuumaa kaasua, jossa erottuu kaksi suurta kuplaa. Ne muodostuivat, kun Perseus A:n keskellä olevaan mustaan aukkoon kiertyvä aine räjähti yhtä suurella voimalla kuin sata miljoonaa supernovaa.

Nyt musta aukko musisoi: kuplat työntävät kasvaes¬saan ympäröivää kaasua ja synnyttävät siihen ääniaaltoja, jotka etenevät kuumassa, röntgensäteitä hohkaavassa kaasussa. Samantyyppistä stokastista musiikkia on havaittu pienen, tähdestä syntyneen mustan aukon ympärillä.

Aukkojenkin sointi on matalaa. Jättiläisaukon ääni on peräti 57 oktaavia keski-C:n alapuolella.
Korvamme eivät todellakaan sovi sfää¬rien syville äänille, mutta ehkä kreikkalaiset ajattelijatkaan eivät kuullet sfäärien soittoa. Se saattoi olla pelkkää matemaattista harmoniaa.


Leena Tähtinen on tähtitieteen dosentti, vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.


 

Sisältö jatkuu mainoksen alla