Lauschen Sie den seltsamen Geräuschen des Gesangs des Schwarzen Lochs

Sie können das Schwarze Loch im Weltraum nicht schreien hören, aber es klingt, als könnten Sie es singen hören.

Im Jahr 2003 arbeiteten Astrophysiker mit dem Chandra-Röntgenobservatorium der NASA zusammen Erkennung eines Wellenmusters in Röntgenblendung Riesiger Galaxienhaufen im Sternbild Perseus. Es waren Druckwellen – also Schallwellen –, die sich über 30.000 Lichtjahre erstreckten und durch das dünne, überhitzte Gas, das Galaxienhaufen füllt, nach außen strahlten. Sie wurden durch periodische Explosionen eines supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum des Haufens verursacht, das 250 Millionen Lichtjahre entfernt ist und Tausende von Galaxien enthält.

Mit einer Schwingungsdauer von 10 Millionen Jahren entsprachen die Schallwellen akustisch einem B-Dur 57 Oktaven unter dem mittleren C, einem Ton, den das Schwarze Loch zwei Milliarden Jahre lang gehalten hat. Astronomen glauben, dass diese Wellen die Sternentstehung bremsen und das Gas im Haufen zu heiß machen, um zu neuen Sternen zu kondensieren.

Chandra-Astronomen haben diese Wellen kürzlich „beschallt“, indem sie die Signale auf 57 oder 58 Oktaven über der ursprünglichen Tonhöhe beschleunigten und ihre Frequenz um das Vierfache erhöhten, um sie für das menschliche Ohr hörbar zu machen. Infolgedessen kann der Rest von uns jetzt intergalaktische Sirenen hören.

Durch diese neuen kosmischen Lautsprecher, das Schwarze Loch von Perseus Macht es seltsam zu stöhnen und zu gurgeln was diesen Zuhörer an galoppierende Töne erinnerte, die auf ein seltsames Funksignal verweisen, das Jodie Foster über Kopfhörer hört Im Science-Fiction-Film „Contact“.

Als Teil eines laufenden Projekts zur „Beschallung“ des Universums hat die NASA auch eine ähnliche Generation veröffentlicht Leuchtende Knoten ertönen in einem Energiestrahl Gefeuert von einem riesigen schwarzen Loch im Zentrum der riesigen Galaxie M87. Diese Klänge erreichen uns über 53,5 Millionen Lichtjahre als majestätische Folge von Orchesternoten.

Ein weiteres Beschallungsprojekt wurde von einer Gruppe unter der Leitung von Irene Kara, einer Astrophysikerin am MIT, durchgeführt, als Teil der Bemühungen, Lichtechos von Röntgenblitzen zu verwenden, um die Umgebung um Schwarze Löcher herum zu kartieren, ähnlich wie bei der Verwendung von Fledermäusen. Sound, um Mücken zu fangen.

Das alles ist das Ergebnis der „Black Hole Week“, der jährlichen Social-Media-Extravaganz der NASA vom 2. bis 6. Mai. Diese Woche bietet auch eine Einführung in wichtige Neuigkeiten vom 12. Mai, als Forscher das 2019 hergestellte Event Horizon Telescope nutzten. Das erste Bild eines Schwarzen Lochsum ihre neuesten Ergebnisse bekannt zu geben.

Schwarze Löcher sind nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie Objekte mit einer so starken Anziehungskraft, dass nichts, nicht einmal Licht, geschweige denn Schall, entweichen kann. Ironischerweise können sie auch die hellsten Dinge im Universum sein. Bevor irgendeine Art von Materie für immer in einem Schwarzen Loch verschwindet, glauben Theoretiker, wird sie durch das Gravitationsfeld des Lochs auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, erhitzt und dreht sich auf Millionen von Grad. Dadurch werden Röntgenblitze freigesetzt, interstellare Schockwellen erzeugt und hochenergetische Jets und Partikel durch den Weltraum komprimiert, ähnlich wie Zahnpasta aus einer Tube.

In einem häufigen Szenario existiert ein Schwarzes Loch in einem Doppelsternsystem mit einem Stern und stiehlt ihm Material, das sich in einer dichten, hellen Scheibe ansammelt – einem sichtbaren Donut des Todes – und zeitweise Röntgenblitze erzeugt.

Unter Verwendung von Daten eines NASA-Instruments namens Neutron Star Interior Composition Explorer – NICER – suchte eine Gruppe unter der Leitung von Jinji Wang, einem Doktoranden am MIT, nach Echos oder Reflexionen dieser Röntgenblitze. Die Zeitverzögerung zwischen den ursprünglichen Röntgenausbrüchen und ihrem Nachhall und ihren Verzerrungen, die durch die seltsame gravitative Nähe von Schwarzen Löchern verursacht werden, hat Einblicke in die Entwicklung dieser heftigen Ausbrüche gegeben.

In der Zwischenzeit hat Dr. Kara mit Bildungs- und Musikexperten zusammengearbeitet, um Röntgenreflexionen in hörbaren Schall umzuwandeln. In einigen Simulationen dieses Prozesses, sagte sie, umkreisen die Blitze das Schwarze Loch und verursachen eine deutliche Verschiebung ihrer Wellenlängen, bevor sie reflektiert werden.

„Ich finde es einfach toll, dass wir die allgemeine Relativitätstheorie in dieser Simulation ‚hören‘ können“, sagte Dr. Kara in einer E-Mail.

Iss dein Herz aus, Pink Floyd.