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声音如何提供有关宇宙的新线索

2023-10-13 01:22:54

天文学通常被认为是一门视觉科学,可以产生令人惊叹的宇宙图像。但也有可能听到它。


天文学家正被数据淹没。在地面和太空中,人造眼睛从地球的各个方向观察。人眼只能辨认出天空中 5,000 颗最亮的恒星,而世界上的望远镜可以观测到数万亿颗恒星。其他仪器可以探测黑洞吸积盘、引力波、脉冲星、类星体、系外行星,以及暗物质和暗能量等不可见现象的间接证据。


越来越多的天文学家现在也使用声音来分析它。通过“数据可听化”,他们将数字转换为可听的音调、叽叽喳喳的声音和嗡嗡声,以增强他们对无形宇宙的直观体验。


有些数据很难可视化,研究星系的形成和结构。研究经常涉及关联更多的变量和参数,超出了数据可视化所能容纳的范围。我们能做的一件事就是获得图像,然后添加声音。你看到星系的形状,然后‘听’它的亮度或速度。这将帮助我们理解它。


正如科学家使用颜色、形状和大小来直观地表示不同类型的数据一样,他们可以使用音色、音量、音高、空间化和其他声音质量来扩展参数空间。


我们无法直接听到声音,但我们可以任意将声音与数据相关联。毕竟,这就是我们处理图像的方式。


除了为研究和知识创造开辟新途径之外,数据声音化还为有视觉障碍的人和那些比图像更容易解释声音的人创造了专业和业余天文学的新切入点。


要求人们只使用一种感觉是不公平的


人们认为天文学是一门视觉科学,但这不一定有意义。宇宙的大部分区域都在可见光谱之外,我们正在观察 X 射线、无线电波或紫外线辐射。对于视力受损或失明的人来说,数据可听化可以让他们访问。有时,改变事物是有意义的有时候,聆听某种模式比寻找它能产生更好的结果。


目前,数百个研究和推广项目使用来自天文学的声音化数据,为更多的人提供更多方式来探索看不见的宇宙。


这里有一些例子:

全世界都能听到的叽叽喳喳声

当双超大质量黑洞相互螺旋连接时,随着灾难的临近,引力波会以越来越高的频率发出。


引力波拉伸和压缩空间本身。人类没有适应这些波的感觉器官。相反,我们有激光干涉引力波天文台。科学家们沿着两个真空室发送双光束,每个真空室长 4 公里,且彼此成直角。通过测量原子核直径一万分之一的光束之间的差异来观察引力波效应。


2015年,首次记录了十亿年前黑洞碰撞的波。它们的频率不断增加,听起来就像是一种短促、不断上升的鸣叫声。


这是公众第一次意识到通过视觉以外的感觉来学习天文学的可能性。叽叽喳喳激发了人们的好奇心和想象力。虽然图像非常强大,但声音总体上更具吸引力。



大约2.4亿年前,英仙座星系团深处的一个黑洞正在忙着它的工作,吞噬它的吸积盘,并在周围的过热气体中产生巨大的压力波。这些波在宇宙中发出电磁“光回波”。2013年,宇航局钱德拉X射线天文台在人眼看不见的电磁频谱范围内检测到了这些脉冲。




源:BBC


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