听！黑洞的声音？宇宙“听”起来比“看”更带劲

它听起来像烟花爆竹的声音，“砰”的一声，然后响起“嗡嗡”的背景声，很快这些声音被像是冲击波的声音所取代。在这一波波的声音之间，还有一些随机的“哔剥”声。

这是黑洞的声音，具体来说，是一个距离地球约7800光年的黑洞恒星系统天鹅座V404。烟花爆竹声是黑洞的声音，像冲击波的声音是光的回声，随机“哔剥”声是单个恒星的声音。

当然，这不是现实中听到的黑洞声音，而是美国国家航空航天局创建的声景，用声音来显现望远镜探测到的太空数据和信息，即所谓的“可听化”处理。

“中国天眼”聚焦极端致密天体的起源与演化等当前天文学最前沿的科学问题，有望在时域天文、宇宙的成分与演化和引力波暴等研究领域取得突破性成果。（图/新华社）

近年来，天文学家意识到“倾听”宇宙之声的更多好处。越来越多的天文学家正利用一种全新的可听化技术，将天体物理学数据转化为音频信号，利用声波处理太空传来的信息，帮助发现更多宇宙太空的秘密。美国佐治亚理工学院的布鲁斯·沃克说：“我们的听觉系统通常能够做到视觉系统无法做到的事情。”现在，这一技术已被世界各地的天文台接受和采用。

有时候“听”数据比看更有用

最早以这种方式在宇宙探索中带来新发现纯属意外。1932年，美国物理学家、无线电工程师卡尔·古特·詹斯基利用自己制造的旋转天线，无意中听到了持续不断的“嘶嘶”声——最终被发现是来自银河系中心的无线电波，射电天文学由此起步。

天文学家有意识地倾听太空之声始于上世纪六七十年代。1979年，当“旅行者1号”飞越木星的卫星木卫一传回数据时，美国爱荷华大学的唐纳德·格内特从监听信号中识别出了低频无线电波。数年后，他和同事们用声波来辨别“旅行者2号”穿越土星环时出现的问题。2004年，格内特将从“卡西尼号”任务中获取的数据转化为声频信号，不仅发现了土星上的闪电，还在土星极光区域发现了电子辐射。

格内特敏锐地意识到，探索太空奥秘，“倾听”数据信息比光看数据有用得多。首先，可听化技术创造了一种消化复杂数据的新方法。英国剑桥大学的安妮塔·扎内拉说，声音可传达多达12个维度的信息，包括频率、节奏、空间化等。其次，人们可以在关注多种声音的同时，过滤掉无用的杂音。就好比在一个聚会厅里，在嘈杂的背景声中，我们也能听到自己身边朋友的说话声一样，这也是为什么可听化技术被称为“鸡尾酒聚会效应”的原因。

借助可听化技术，天文学家得以从充斥着嘈杂背景声的宇宙信息中发现微弱信号。引力波就是一个很好的例子。以两个黑洞并合的信号为例，在一项研究中，扎内拉模拟了黑洞并合将发出的引力波信号，并将其插入到激光干涉引力波天文台（LIGO）的实际数据集中。“从视觉上无法区分的信号和噪音，可以用声音清楚地分辨出来。”

收获意想不到的偶然发现

在寻找所谓瞬变过程的天文学分支中，可听化技术尤为重要。这一天文学分支也被称为“时域天文学”，是对太空中相对较短时间尺度上发生变化的瞬态物体的研究。例如，一颗垂死恒星的爆炸只会保持几周的亮度，一颗快速旋转的中子星的闪光只能持续几秒钟。

瞬息万变的星空（图/新华社）

迄今为止，天文学中许多意想不到的偶然发现都是对瞬变现象的探测结果。有人认为，研究瞬变过程是发现某些甚至无法想象其存在的事物的最佳方式。

自2023年起，智利的薇拉·鲁宾天文台每隔三晚就对整个南部天空进行一次扫描。这一被称为“时空遗产调查”（LSST）的项目将持续十年，为的是在太空中寻找瞬态闪光和耀斑。天文台的“鲁宾狂想曲”项目则为访客提供以音频形式表示的LSST数据的完整访问权限。

在澳大利亚，一个名为“更深、更宽、更快”的项目已开始利用声波来监测瞬态天文现象，该项目协调了全球及太空中的30多个望远镜设施，已在银河系中发现了数千次瞬变现象，其中包括数十颗M－矮星耀斑、1a型超新星、双星系统恒星爆炸等瞬变现象。

如今，天文学家正努力将一些同事传承或自己开发的天文数据可听化技术系统化，并对其有效性进行严格测试。为促进相关成果发表、知识交流，扎内拉与意大利帕多瓦大学心理学系合作，设立了首个天文学和心理声学联合博士学位。心理声学是研究如何感知声音的科学，这一学科的设立是为了更好地处理天文数据集，并建立起标准化的方法。未来，可听化技术将成为每个人都可使用的标准技术。