「聽見」黑洞的前世與今生 NASA譜出3段宇宙圓舞曲

本文經授權轉載自友站臺北市立天文科學教育館文/ 段皓元 

地球一瞬,世界各地正發生這些大小事。

註:本文為單一事件快訊報導,非深度文章

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美國太空總署(NASA)近日發布三則最新「聲音化」作品,將哈伯太空望遠鏡(Hubble)、詹姆斯・韋伯太空望遠鏡(James Webb)、錢卓拉X射線天文台(Chandra)、X光偏振成像衛星(IXPE)等太空望遠鏡所蒐集的觀測資料,轉譯為音樂形式,帶領聽眾用耳朵探索宇宙中最極端的天體:黑洞

這三段聲音化作品分別呈現黑洞形成前的恆星狀態、黑洞與伴星的動態交互作用,以及黑洞巨大能量噴流的壯觀景象。

一、前奏:WR 124恆星的最終樂章

WR 124是一顆距離地球約28,000光年的沃夫-瑞葉星(Wolf-Rayet star),屬於高溫且大質量恆星的晚期階段。這類恆星會猛烈拋散外層氣體,形成絢麗的星雲結構,最終可能以超新星爆炸告終,並塌縮為黑洞。WR 124特別明亮、生命短暫,是未來可能誕生黑洞的候選者之一。

透過韋伯太空望遠鏡拍攝的紅外線影像中,WR 124周圍可見一團斑斕的粉紅與金色雲氣,中央則是一顆閃耀的白藍色星體。

在轉譯為聲音的作品中,這團星雲以長笛聲詮釋,背景恆星則以鐘聲點綴。影片中的白色圓圈表示掃描線通過畫面的範圍,從影像中央的恆星核心開始,逐步向外擴展。沿途,Chandra探測到的X光源被轉譯為豎琴聲;韋伯望遠鏡的資料則呈現為金屬鐘音,中央星光則在開場時化為一段下滑、尖銳的尖嘯聲。來自赫歇爾(Herschel)、史匹哲(Spitzer)與廣域紅外線巡天探測衛星(WISE)三座紅外線太空望遠鏡的資料,則透過弦樂和弦為這段樂章劃下優雅句點。

二、雙星圓舞曲:SS 433的多頻共舞

SS 433是一個距離地球約18,000光年的雙星系統,位於俗稱「海牛星雲」(Manatee Nebula)的超新星殘骸中心。

這個系統包含一顆類似太陽的恆星與一顆質量更大的伴星,可能是一顆中子星或黑洞,兩者彼此繞行。它們的軌道運動造成X光亮度週期性波動,這些變化被Chandra、IXPE與歐洲太空總署的X射線牛頓衛星(XMM-Newton)所記錄。

影像中,星雲呈現半透明藍綠色,形狀宛如一隻漂浮的海牛,背景籠罩在淡紅色光暈之中。星雲內部可見紫色與藍色條紋,以及一顆明亮光點,正是雙星系統所在。

在聲音化作品中,這顆光點以撥弦聲標示其位置。影片中的掃描線自畫面右側開始,橫向掃過整幅影像至左側,沿途根據光源在畫面中的垂直位置轉換為不同音高:畫面上方的光對應高音,X 光、紅外與電波則分別對應高、中、低音域。明亮的背景星則轉譯為如水滴落下般的聲響,整體構成一場多頻共舞的宇宙圓舞曲。

三、終章:半人馬座A的黑洞交響

半人馬座A(Centaurus A)是一個距離地球約1,200萬光年的活躍星系,中央潛藏著一個超大質量黑洞,正以強大的能量噴發出跨越整個星系的高速粒子噴流。

在合成影像中,黑洞以一道強烈白光位於畫面中央,一道深色橢圓形雲氣從左下斜切至右上,橫越其前方;一片微弱而透明的藍色雲帶自左上延伸至右下,而細長的藍色噴流則自黑洞核心射出,朝向畫面左上角延展。

在聲音化作品中,影片中的掃描線自12點鐘方向開始,順時針旋轉掃描整幅畫面。Chandra所觀測到的X光資料轉譯為單音風鈴聲,IXPE所見的偏振X光則化為連續變化的風聲。來自歐洲南方天文臺(ESO)MPG 2.2 公尺望遠鏡的可見光影像,則透過撥弦音呈現畫面中的前景與背景星體,共同構築出一段低沉而磅礡的宇宙樂章。

「聽見」黑洞的各種樣貌

這三段以聲音重現宇宙的嘗試,不僅讓人得以「聽見」平時只能「看見」的天體,也展現了黑洞的多樣樣貌與演化歷程。

NASA將來自太空望遠鏡的觀測資料轉譯為聲音,讓原本抽象的數值資訊具備感官上的可感知性,提供大眾以全新的方式接觸和理解天文現象,拓展了天文科學的表達與傳播方式。