Hören Sie die seltsamen Geräusche eines Schwarzen Lochs, das singt

Im Weltraum kann man ein Schwarzes Loch nicht schreien hören, aber anscheinend kann man es singen hören.

Im Jahr 2003 entdeckten Astrophysiker, die mit dem umlaufenden Chandra-Röntgenobservatorium der NASA arbeiteten, ein Wellenmuster im Röntgenlicht eines riesigen Galaxienhaufens im Sternbild Perseus. Es waren Druckwellen – das heißt Schallwellen – mit einem Durchmesser von 30.000 Lichtjahren, die durch das dünne, ultraheiße Gas, das Galaxienhaufen durchströmt, 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.

Bei einer Schwingungsdauer von 10 Millionen Jahren entsprachen die Schallwellen akustisch einem B 57 Oktaven unter dem mittleren C, einem Ton, den das Schwarze Loch offenbar seit zwei Milliarden Jahren hält. Astronomen vermuten, dass diese Wellen die Sternentstehung bremsen und das Gas im Haufen zu heiß halten, um zu neuen Sternen zu kondensieren.

Die Chandra-Astronomen „sonifizierten“ diese Wellen kürzlich, indem sie die Signale auf 57 oder 58 Oktaven über ihrer ursprünglichen Tonhöhe beschleunigten und ihre Frequenz um das Billiardenfache erhöhten, um sie für das menschliche Ohr hörbar zu machen. Infolgedessen können wir anderen jetzt die intergalaktischen Sirenen singen hören.

Durch diese neuen kosmischen Kopfhörer gibt das Schwarze Loch Perseus ein unheimliches Stöhnen und Grollen von sich, das diesen Zuhörer an die galoppierenden Töne erinnert, die ein außerirdisches Funksignal markieren, das Jodie Foster über Kopfhörer im Science-Fiction-Film „Contact“ hört.

Als Teil eines laufenden Projekts zur „Sonifizierung“ des Universums veröffentlichte die NASA auch ähnlich erzeugte Geräusche der hellen Knoten in einem Energiestrahl, der aus einem riesigen Schwarzen Loch im Zentrum der riesigen Galaxie namens M87 schießt. Diese Klänge erreichen uns über 53,5 Millionen Lichtjahre hinweg als stattliche Folge von Orchestertönen.

Ein weiteres Sonifikationsprojekt wurde von einer Gruppe unter der Leitung von Erin Kara, einer Astrophysikerin am Massachusetts Institute of Technology, durchgeführt, als Teil der Bemühungen, Lichtechos von Röntgenblitzen zu verwenden, um die Umgebung um Schwarze Löcher herum zu kartieren, ähnlich wie es Fledermäuse tun Geräusch, um Mücken zu fangen.

All dies ist ein Ergebnis der „Black Hole Week“, einer jährlichen Social-Media-Extravaganz der NASA, die vom 2. bis 6. Mai stattfindet. Wie es der Zufall will, bietet diese Woche den Auftakt zu großen Neuigkeiten am 12. Mai, wenn Forscher des Event Horizon Telescope, das 2019 das erste Bild eines Schwarzen Lochs produzierte, ihre neuesten Ergebnisse bekannt geben werden.

Schwarze Löcher sind nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie Objekte mit einer so starken Schwerkraft, dass nichts, nicht einmal Licht, geschweige denn Schall, entkommen kann. Paradoxerweise können sie auch die hellsten Dinge im Universum sein. Bevor irgendeine Art von Materie für immer in einem Schwarzen Loch verschwindet, vermuten Theoretiker, würde sie durch das Gravitationsfeld des Lochs auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und wirbelnd auf Millionen von Grad erhitzt. Dies würde Röntgenblitze auslösen, interstellare Schockwellen erzeugen und hochenergetische Jets und Partikel durch den Weltraum pressen wie Zahnpasta aus einer Tube.

In einem gängigen Szenario existiert ein Schwarzes Loch in einem Doppelsternsystem mit einem Stern und stiehlt ihm Material, das sich zu einer dichten, hellen Scheibe zusammenballt – einem sichtbaren Donut des Untergangs –, der sporadisch Röntgenausbrüche erzeugt.

Unter Verwendung von Daten eines NASA-Instruments namens Neutron Star Interior Composition Explorer – NICER – suchte eine Gruppe unter der Leitung von Jingyi Wang, einer MIT-Studentin, nach Echos oder Reflexionen dieser Röntgenstrahlen. Die Zeitverzögerung zwischen den ursprünglichen Röntgenstrahlen und ihren Echos und Verzerrungen, die durch ihre Nähe zur seltsamen Schwerkraft von Schwarzen Löchern verursacht wurden, bot Einblick in die Entwicklung dieser heftigen Ausbrüche.

In der Zwischenzeit hat Dr. Kara mit Bildungs- und Musikexperten zusammengearbeitet, um die Röntgenreflexionen in hörbaren Klang umzuwandeln. In einigen Simulationen dieses Prozesses, sagte sie, gehen die Blitze vollständig um das Schwarze Loch herum und erzeugen eine verräterische Verschiebung ihrer Wellenlängen, bevor sie reflektiert werden.

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

Iss dein Herz aus, Pink Floyd.