你有没有听过超大质量黑洞的咆哮?

英仙座星团图像图片来源:NASA/CXC/SAO/E.Bulbul, et al.

如果昨天的"鸟语"你没听懂,那今天的黑洞语恐怕也听不懂。

作者|MICHELLE STARR

翻译|范嘉豪

审校|王昱

也许我们未曾听到过太空中的声音,但这并不是说太空中就没有声音。2003 年,天文学家曾发现了来自 2.5 亿光年外超大质量黑洞的声波,这种声波可以在黑洞附近的气体中传播。人类难以直接用耳朵来辨别这种声音,因为在超大质量黑洞(位于银河系英仙座星团中心)产生的声波中,音调最高的音符也远低于人类的听力极限,且是人类目前能在宇宙中所能探测到的最低音。

但是我们仍可以利用新方法将黑洞中收集到的数据转换成可听的声音,即在增加其音符的同时也将其音调也提高至 57 到 58 个八度,这样我们便可以直观地领略这种响彻银河系的声音。这也是科学家首次将宇宙声波提取出来并转化成人类所能听见的声音。

2003 年天文学家所探测的最低音符的音高为降 B 调,比中 C 调略低 57 个八度;而此音符的周期为 1000 万年,远长于人类可以听到的最低音符的周期 1/20 秒。科学家沿着声波传播方向或是超大质量黑洞的外延方向提取声波信号,并以英仙座星团黑洞为中心沿逆时针方向读取声波信号,再提升声音的频率(原始频率的 144×10¹ ⁵和 288×10¹ ⁵倍)上,从而使我们听到来自黑洞各个方向的声音。而这种声音听起来像是一阵阴森怪异的嚎叫,如同大多数从宇宙中记录的波所转换成的音频频率。

视频来源:NASA

当然,人类研究这些声音不仅仅是出于科学上的好奇心。那些漂浮在星系团中各星系间的微弱气体和等离子体,即星系团内介质,比星系团外的星系际介质密度更大,温度更高。而声波在其中的传播则反映出星系团内介质的一种加热机制,即声波可以在等离子体间传递能量。

由于温度是影响恒星的形成因素之一,那么声波则对于星系团的长期演化过程至关重要。这种热量也是我们能探测到声波的原因。因为星系团内介质非常热,其在 X 射线下发出的光非常明亮。钱德拉 X 射线天文台则不仅可以探测原始声波,还能处理可听化项目。

另一个著名的案例则是对超大质量黑洞 M87* 的可听化处理。这是人类有史以来第一个直接成像的黑洞。除了直接成像的事件视界望远镜,其他诸如探测 X 射线波段的钱德拉天文卫星,探测可见光波段的哈勃空间望远镜,以及探测无线电波段的的阿塔卡马大型毫米 / 亚毫米阵列等仪器也也对此处进行了成像。这些图像展示出超大质量黑洞边缘迸射出的巨大物质喷流,其速度似乎比真空中的光速还要快(听起来很离谱但只是一种视觉错觉)。如今我们也已将其可听化了。但是这些图像的原始数据并非声波信号,而是不同频率的光信号,所以不同于英仙座的音频提取过程。无线电中频率最低的数据经过可听化处理后可转化为最低的音高,而光学数据位于中间范围,X 射线则位于顶端。

这种把数据从可视化转化为可听化的方法不仅具有一定的科学价值还为我们解锁了一种体验宇宙的新技能。可以说,转换数据集的方法既可以为我们揭示出一些隐藏的细节,又能让我们对周围这个神秘而宏大的宇宙有更多细致的发现。

 


posted @ 22-06-10 03:32  作者:admin  阅读量:
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