NASAがブラックホールの歌を録音、聴くことができる

ブラックホールが惑星を飲み込んで、それを聞く人が誰もいなくても、それでも音は出るのでしょうか? 物理学者と天文学者は何十年もの間、音を通じて天文学的データをマッピングしようとしてきました。そして今、私たちはついにブラックホールが虚空に向かって叫ぶ音を聞くことができるようになりました。

今月初め、NASAは2つのブラックホールの音を録音したもの、つまり音響化したものを初めて公開した。それはまさに天文学者やSFファンが期待していたような、不気味で、空気のような、そして聴覚的に異常な音だった。

宇宙には天空の旋律が満ち溢れているが、人類がそれを聞き取れる技術を開発したのはごく最近のことである。NASAのチャンドラX線天文台の科学者チームは、ペルセウス座銀河団の約20年前の画像から、以前に特定されていた音波を抽出し、聞き取れる音波にすることに成功した。ペルセウス座銀河団は銀河が密集した銀河の集まりで、宇宙で最も巨大な天体の一つと考えられている。地球から最も近い銀河団の一つで、約240光年離れている。

「このような特注の方法は、アーカイブ情報から何か新しいものを推測するものです」と、この研究を率いたNASAのチャンドラX線観測衛星の視覚化科学者、キンバリー・アーカンド氏は言う。科学データを音響信号に変換することも、ここ数年で非常に容易になった。例えば、科学者はあらゆる種類の数値データのパラメータを作成し、それらの値を高音または低音に割り当てて音符に変換したり、その逆を行ったりできる。

これらの短い音響化は通常、作成に数時間かかりますが、適切なデータがあれば、サウンド エンジニアリング ソフトウェアや Python などの公開されているその他のコンピューター プログラムを使用して完成させることができます。

研究チームの最終成果は、「周囲の環境に波紋を引き起こす超大質量ブラックホール」によって生み出された深い磁気のうめき声を明らかにした。上の動画の画像上を流れるレーダー帯域により、リスナーはさまざまな方向から波紋がどのように聞こえるかを聞き取ることができる。しかし、ペルセウスの元の音は非常に低いピッチ（中央Cより約57オクターブ下）であるため、人間の耳の範囲外にある。つまり、研究者は実際のピッチよりも高いピッチで信号を再合成しなければならなかった。アルカンドのチームはこの技術を使用して、私たちの天の川銀河の中心にある超大質量ブラックホール、いて座A*の最近のイベント・ホライズン・テレスコープ画像も音に変換した。

「天体物理学の研究には、特に非常に大きなデータや非常にノイズの多いデータが存在する分野がいくつかあります」とアルカンド氏は言う。「人間の聴覚は、そのような優れたデータを選び出す優れた方法になり得ます。」

しかし、ブラックホールの幽霊のような音を聞くだけでなく、データを音に変換することで、特に人類が急いで新しい太陽系外惑星を発見しようとしている中、天文学者が宇宙の近隣の外の宇宙を探索するのに役立つこともあります。

「宇宙には、本物の音楽のリズムやパターンが存在する場合もあります」と、アルカンド氏の同僚で天体物理学者および音響化の専門家であるマット・ルッソ氏は言う。「それを現実のものにすることで、非常に抽象的で技術的なものと、非常に個人的で親しみやすいもの、つまり音楽とを結びつけることができると思います。」

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科学者たちがトラピスト1が2017年に最も音楽的な太陽系であることを発見した後、ルッソはSYSTEM Soundsというアウトリーチプロジェクトの共同設立者となった。これは宇宙のリズムを音響データと芸術作品の両方を表現する美しく幻想的な音色に変換するプロジェクトである。このプロジェクトはそれ以来NASAと共同で定期的に音響化を行っており、ルッソ自身もチャンドラの観測を活用したアルバム「 A Universe of Sound 」に収録されている多くの楽曲の制作に協力している。

「音楽と天文学のつながりは、2,000年以上前のピタゴラスにまで遡ります」と彼は言います。「しかし、最近では、特に天文学において、音響化全般が爆発的に増加しています。」天文学におけるデータの音響化は比較的新しい開発ですが、科学者はあらゆる種類の情報やデータを伝達するために音を使用してきた長い歴史を持っています。

たとえば、ガイガーカウンターは、近くの放射線レベルの危険性を人間に警告するために使用される装置であり、検出した放射線レベルに応じて、カチッという音やポンという音などの振動音を使用してその情報を伝えます。今月、研究者は、肉眼では見えないオーロラ、つまり北極光が存在することを証明するために、オーロラ音の録音も行いました。

しかし、他の科学的プロセスとは異なり、データから音楽を作成する場合、芸術的表現だけでなく視点も重要になることが多い。「ソニフィケーションの美しさは、語るべき物語がたくさんあることです」とルッソ氏は言う。

そして、書かれた物語と同じように、ソニフィケーションは、私たちが手の届かない遠く離れた場所や存在とつながるのに役立ちます。天体を音に変換することで、視覚障害のある人もこれらの画像を体験できます。

視覚障害者コミュニティの一員であるクリスティン・マレックさんは、SYSTEM Sounds プロジェクトに協力して、音のアクセシビリティ向上に取り組んでいます。彼女は頻繁にテストを行い、フィードバックを提供して、科学者がさまざまな要素を持つ音響化を作成できるように支援しています。個々の音や、曲全体のピッチやトーンについてコメントすることもよくあります。彼女が初めてこれらの天体音を聞くまで、天文現象は単なる抽象的な言葉や概念に過ぎませんでした。

「初めて音波を聞いたとき、鳥肌が立ちました」とマレック氏は言う。「天文学ではこれまで経験したことのない、本能的で感覚的な体験でした。」