宇宙和声:来自NASA望远镜的声音

天文学家经常通过多个望远镜观察太空中的物体。因为不同的望远镜可以探测到不同类型的光,所以每个望远镜都会给被观察到的物体带来自己的信息。在某些方面,这类似于如何将音阶的不同音符组合在一起,创造出单个音符无法实现的和声。

在过去的几年里,NASA一直在对太空中物体的天文数据进行“可听化”。该项目将其太空望远镜拍摄到的数字数据——其中大部分是我们肉眼看不见的——转化为音符和声音,这样它们就可以被听到而不是被看到。这些声波中的每一层声音都代表了NASA的钱德拉X射线天文台、詹姆斯·韦伯太空望远镜、哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜以各种组合探测到的特定波长的光。

宝瓶座R(上图)

这个被称为宝瓶座R的系统包含两颗恒星——一颗白矮星和一颗红巨星——在彼此的轨道上运行。在一张合成的视觉图像中,哈勃数据(红色和蓝色)揭示了壮观的结构,这是隐藏在图像中心的一对恒星爆发的证据。来自钱德拉的X射线显示白矮星的喷流撞击周围的物质并产生冲击波。在宝瓶座R的可听化中,该作品演变为像雷达一样的图像扫描,从12点钟位置开始顺时针旋转。在哈勃的可见光和钱德拉的X射线图像中,音量的变化与光源的亮度成比例,而与中心的距离决定了音乐的音高(音调越高越远)。朝向四个角的深沉的砰砰声是“衍射尖峰”,是来自明亮中央恒星的人工产物。当光标在两点钟和八点钟位置附近移动时,听众可以听到白矮星喷射出的喷流。哈勃望远镜拍摄到的带状弧线产生了一种上升和下降的旋律,听起来类似于一组唱歌的碗(用木槌敲击时会产生不同的声音和音调的金属碗),而钱德拉的数据则被渲染为听起来更像是合成的、刮风的呜呜声。

斯蒂芬五重星系:

在斯蒂芬五重星系中,四个星系相互绕着对方运动,它们被引力束缚在一起,而第五个星系虽然位于画面中,但实际上距离很远。斯蒂芬五重星系的视觉图像包含来自詹姆斯·韦伯太空望远镜的红外光(红色、橙色、黄色、绿色和蓝色)、来自斯皮策太空望远镜的额外数据(红色、绿色和蓝色)和来自钱德拉的X射线(浅蓝色)。对这些数据进行可听化处理,从顶部开始向下扫描图像。当光标移动时,音高与亮度的关系以不同的方式变化。韦伯探测到的视觉图像中的背景星系和前景恒星被映射到合成玻璃马林巴琴上的不同音符上。与此同时,带有衍射尖峰的恒星被当作撞击钹来演奏。当扫描经过斯蒂芬五重星系时,可以听到它们的频率平滑地变化。钱德拉的X射线显示了一种冲击波,这种冲击波将气体加热到数千万度,用合成弦音表示。

M104:

梅西耶104(简称M104)距离地球约2,800万光年,是附近室女座星团中最大的星系之一。从地球上看,这个星系几乎是侧着的,可以看到它明亮的核心和环绕它的旋臂。斯皮策对M104的红外图像显示,在哈勃的光学图像中,有一个尘埃环围绕着星系,穿透模糊的尘埃。斯皮策还发现了尘埃环中隐藏的星盘。钱德拉X射线图像显示了星系中的热气体和M104内物体以及背景中类星体的混合点源。钱德拉的观测显示,从M104的中心开始,扩散的X射线辐射延伸超过60,000光年。(星系本身横跨50,000光年。)通过对这些数据进行可听化处理,我们可以单独或一起聆听每种类型的光。任一选项都从图像的顶部开始,并向图像的底部扫描。亮度控制音量和音高,这意味着图像中最亮的光源是声音最大和频率最高。三台望远镜的数据被映射到不同类型的声音上。来自钱德拉的X射线听起来像一个合成器,斯皮策的红外数据是弦乐,来自哈勃的光学光有钟一样的音调。星系的核心、尘埃带和旋臂,以及点状X射线源,都是这些数据可听化过程中可以听到的特征。

这些可听化处理由钱德拉X射线中心(CXC)领导,并作为NASA学习宇宙(UoL)计划的一部分。该合作由可视化科学家金伯莉·阿坎德(CXC)、天体物理学家马特·鲁索和音乐家安德鲁·桑塔吉达(他们都是SYSTEM Sounds项目的成员)推动。

NASA马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉计划。史密森天体物理天文台的钱德拉X射线中心控制着马萨诸塞州剑桥的科学和来自马萨诸塞州伯灵顿的飞行操作。NASA的学习材料宇宙是基于NASA根据合作协议向太空望远镜科学研究所提供的NNX16AC65A奖支持的工作,该合作协议与加州理工学院/IPAC、天体物理中心|哈佛和史密森尼学会以及喷气推进实验室合作。

可听化来源:NASA/CXC/SAO/K. Arcand, SYSTEM Sounds (M. Russo, A. Santaguida)

阅读来自NASA钱德拉X射线天文台的更多信息。

如欲了解更多钱德拉图片、多媒体和相关材料,请访问:

http://www.nasa.gov/chandra

参考来源:

https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/cosmic-harmonies-sonifications-from-nasa-telescopes.html

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