Rubrika: Astronomie a teoretická fyzika

Skutečný zvuk černé díry. Jak NASA převedla prostorové vibrace do slyšitelné podoby

Černé díry sice nešíří zvuk jako atmosféra na Zemi, ale vytvářejí tlakové vlny a rentgenové rezonance v horkém kosmickém plynu. Ty lze matematicky převést do slyšitelného pásma. NASA tak poprvé umožnila slyšet akustickou stopu supermasivní černé díry, která prudce deformuje okolní časoprostor.

Odkud tento zvuk pochází

Vědci pracovali s daty z rentgenové observatoře Chandra, která sleduje kupu galaxií Perseus ve vzdálenosti asi dvě stě čtyřicet milionů světelných let. Uprostřed této kupy se nachází supermasivní černá díra, která vytváří gigantické tlakové vlny v horkém mezihvězdném plynu. Tyto vlny jsou extrémně pomalé. Jeden cyklus může trvat miliony let, takže frekvence leží hluboko pod možnosti lidského sluchu.

Sonifikace umožňuje tato data zrychlit tak, aby se dostala do slyšitelného pásma. Nejde o efekt, ale o matematické převedení fyzikálních hodnot na zvukové frekvence.

Jak probíhá sonifikace černé díry

Sonifikace převádí numerická data na zvukový signál. V tomto případě byla použita rentgenová intenzita, struktura tlakových vln i harmonické oscilace akrečního disku. Tyto veličiny mají analogii ve frekvenci, amplitudě a spektre. Díky tomu vzniká zvuková stopa, která odráží skutečné gravitační procesy v okolí horizontu.

Výsledkem je hluboký rezonující tón připomínající monumentální varhanní zvuk, který ale odpovídá fyzikálním vlastnostem regionu, kde je gravitace natolik silná, že zakřivuje i samotné světlo.

Co nám zvuk černé díry prozrazuje

Analýza sonifikovaných dat umožňuje sledovat strukturu akrečního disku i jeho dynamiku. Vědci mohou identifikovat:

• vertikální a radiální oscilace hmoty,
• změny magnetických polí,
• turbulence a vznik rázových vln,
• kolísání akreční rychlosti,
• periodické rezonance blízko horizontu.

Lidský sluch je mimořádně citlivý na rytmus a tonalitu. Dokáže zachytit vzory, které by ve vizuálních datech zůstaly skryty. Proto NASA využívá sonifikaci jako nástroj pro analýzu extrémní fyziky.

Jsou tyto zvuky autentické

Často se ptáme, zda jde o skutečný zvuk černé díry. Odpověď je speciální. Černá díra sice nešíří zvuk jako atmosféra Země, ale tlakové vlny v ionizovaném plynu mají reálnou frekvenci, kterou lze matematicky převést. Slyšíme tedy skutečná data, jen přenesená do oblasti vnímání člověka.

Oficiální zdroje a další čtení

• NASA – Chandra X-ray Observatory
• NASA Sonification Project
• MIT Kavli Institute for Astrophysics
• ESA – XMM-Newton