旅行者1号介绍星际空间的“声音”

一个新的ScienceCast视频回答了这个问题，星际空间听起来像什么？

随着旅行者1号从太阳系中退缩，研究人员正在收听“星际音乐”（又称等离子波），以了解有关太阳圈以外条件的更多信息。

当虚空中的爆炸声发出声音时，科幻电影有时会受到批评。俗话说：“在太空中，没有人能听到你的尖叫声。”没有空气，就没有声音。

但是，如果这是真的，那么空间物理学家Don Gurnett在2013年9月的NASA新闻发布会上说他已经听到“星际空间的声音”时在说什么呢？

事实证明，如果您会听的话…，空间可以创造音乐。

古纳特（Gurnett）是爱荷华大学（University of Iowa）的詹姆斯·范·艾伦（James Van Allen）物理学教授，也是旅行者1号上等离子波科学仪器的首席研究员。在新闻发布会上，他为观众播放了一些等离子波数据。他解释说，这些声音是旅行者1号离开了太阳圈的确凿证据。

太阳圈是围绕太阳和行星的巨大的磁泡。从本质上讲，它是太阳磁场因太阳风而膨胀到很大的比例。在日光层内部是“家”。外面是星际空间，星际空间。

数十年来，研究人员一直坐在座位旁，等待航海家号探测器离开。具有讽刺意味的是，NASA花了将近一年的时间才意识到突破已经发生。原因是由于来自遥远太空飞船的传输节奏很慢。老式磁带录音机上存储的数据每三到六个月播放一次。这样就需要更多的时间来处理读数。

2013年夏天，当等离子波仪器的数月之久的数据到达他的办公桌时，古尼特回忆起了发现的激动。遥远的色调是决定性的：“旅行者1号穿越了马路。”

严格来说，等离子波乐器无法检测声音。取而代之的是，它感应旅行者航行通过的电离气体或“等离子体”中的电子波。人耳听不到这些等离子波。但是，由于它们出现在几百到几千赫兹之间的音频频率上，因此“我们可以通过扬声器播放数据并聆听，”古纳特说。“音高和频率告诉我们围绕航天器的气体密度。”

该动画结合了两种显示电子等离子体振荡的旅行者等离子波科学（PWS）观测结果的方法，这为推断航天器现在处于星际空间提供了基础。该图形称为频谱图，它显示了作为频率（垂直轴）和时间（水平轴）的函数的波幅（红色是最强烈的，蓝色是最不强烈的）。在许多方面，该频谱图就像一个声纹，显示了声音频谱随时间的变化。声轨再现了观察到的等离子波的幅度和频率。跨频谱图移动的垂直白色条将声轨链接到图形。

从大约1.75千赫兹到3.5千赫兹的频率范围是PWS检测到的实际频率范围的一部分，并且完全在音频频率范围内。重要的是，该频率与航海家附近的单位体积的电子数直接相关，并且对应于每10立方厘米约1个电子或侧面约1英寸的立方。此演示文稿的时间范围为225天或超过7个月，而播放音频文件仅需约12秒。因此，时间压缩约为160万比1。应该注意的是，这种压缩是以不改变频率的方式进行的。

在此动画中，有两个有趣的事件。在2012年10月至11月的时间范围内，有一个接近2.1 kHz的音调，其频率逐渐增加。同样，在2013年4月至5月的时间范围内，还有另一个事件，强度稍高一些，频率更高，接近2.6 kHz。我们得出的结论是，这两个事件表明向更高频率的持续趋势。动画中出现的第二个图形框架包括一条虚线，显示了这种频率的增加，并表明随着Voyager从绝经期向外移动（在2012年8月25日越过），电子的密度在此时间间隔内持续增加。

当“旅行者1号”位于太阳圈内部时，其音调很低，约为300 Hz，是典型的等离子波通过稀少的太阳风发出的声音。在外面，频率跳到2至3 kHz之间的较高音调，对应于星际介质中的气体密度更高。过渡音乐传到了Gurnett的耳朵。

到目前为止，旅行者1号已经录制了两次“星际等离子音乐”爆发，一次是在10月至11月。 2012年和2013年4月-2013年5月。两者都因太阳活动的爆发而兴奋。

“我们需要太阳事件来触发等离子体振荡，”古纳特说。

关键参与者是CME，它们是在太阳磁场爆发时会喷向太空的炽热气体云。典型的CME到达地球需要2或3天，而到达旅行者号则需要整整一年或更长的时间。当CME通过等离子体时，它会激发类似于手指弹奏吉他弦的振动。Voyager的等离子波乐器可以聆…听和学习。

格尼特说：“我们处在一个完全未开发的空间区域中。”“我希望那里会有一些惊喜。”

格尼特特别希望不受太阳风暴激发的等离子波。他推测，来自太阳系外部的激波锋可能正在穿越星际介质。如果这样的话，它们将激发旅行者1号坠入恒星领域时会遇到的新等离子波。

接下来的“声音”可能确实令人惊讶。

图像：NASA / JPL-加州理工学院