별의 말을 듣는 과학자들

천문학은 종종 우주의 놀라운 이미지를 생성하는 시각 과학으로 간주됩니다. 하지만 듣는 것도 가능합니다.

천문학자들은 데이터에 빠져들고 있습니다. 지상과 우주에서 인공 눈은 지구 모든 방향을 내다봅니다. 인간의 눈으로 하늘에서 가장 밝은 별 5,000개만 찾아낼 수 있는 반면, 세계 망원경은 수조 개의 별을 관찰합니다. 다른 장비는 블랙홀 강착 원반, 중력파, 펄서, 퀘이사, 외계 행성뿐만 아니라 암흑 물질 및 암흑 에너지와 같은 보이지 않는 현상의 간접적인 증거를 감지합니다.

이러한 풍부한 관측 데이터는 종종 천문학 저널과 웹사이트를 채우는 멋진 이미지로 이어집니다. 그러나 점점 더 많은 천문학자들이 이제 소리를 이용해 그것을 분석하고 있습니다. "데이터 음향화"를 통해 숫자를 가청 톤, 지저귀는 소리, 윙윙거리는 소리로 변환하여 보이지 않는 우주에 대한 직관적인 경험을 강화합니다.

이탈리아 국립 천체 물리학 연구소의 천문학자 아니타 자넬라(Anita Zanella)는 "일부 데이터는 시각화하기가 매우 어렵습니다."라고 말합니다. Zanella는 은하 형성과 구조를 연구합니다. 그녀의 연구에는 종종 데이터 시각화가 수용할 수 있는 것보다 더 많은 변수와 매개변수의 상관 관계가 포함됩니다. "우리가 할 수 있는 한 가지는 이미지를 만들고 소리를 추가하는 것입니다. 은하의 모양을 본 다음 그 밝기나 속도를 '듣는' 것입니다. 이것은 우리가 그것을 이해하는 데 도움이 될 것입니다."

과학자들이 다양한 유형의 데이터를 시각적으로 표현하기 위해 색상, 모양 및 크기를 사용하는 것처럼 음색, 볼륨, 피치, 공간화 및 기타 음질을 사용하여 매개변수 공간을 확장할 수 있습니다. ( 우주 탄생의 이상한 웅웅거림 에 대해 읽어보세요 . )

"우리는 소리를 직접 들을 수는 없지만 소리를 데이터에 임의로 연관시킬 수 있습니다. 결국 우리가 이미지를 사용하는 작업은 바로 이것이다"라고 Zanella는 말합니다 .

중력파는 인간의 감각으로는 감지할 수 없지만 레이저 간섭계 중력파 관측소의 거대한 팔은 중력파의 소리를 "들을" 수 있습니다(제공: Ligo labs)

연구 및 지식 창출을 위한 새로운 길을 여는 것 외에도 데이터 음향화는 시각 장애가 있는 사람과 사진보다 소리를 더 쉽게 해석하는 사람들 모두를 위해 전문 및 아마추어 천문학에 대한 새로운 진입점을 만듭니다.

영국 포츠머스 대학의 시각 장애 천문학자 Nic Bonne은 "사람들에게 한 가지 감각만 사용하도록 요구하는 것은 제한적입니다"라고 말합니다 . 망막 손상을 가지고 태어난 Bonne은 호주 시골에서 자랐으며 가족이 묘사하는 밤하늘에 빠져들었습니다. 천문학은 먼저 그의 열정이 되었고, 그다음에는 그의 경력이 되었습니다.

"사람들은 천문학을 시각 과학으로 생각하지만 반드시 그런 것은 아닙니다."라고 그는 말합니다. "우주의 대부분은 가시 스펙트럼 밖에 있습니다. 우리는 X선, 전파 또는 자외선을 관찰하고 있습니다. 시각 장애가 있거나 시각 장애가 있는 사람들의 경우 데이터 음향화를 통해 액세스할 수 있습니다. 때로는 상황을 바꾸는 것이 의미가 있습니다. 때로는 패턴을 듣는 것이 패턴을 찾는 것보다 더 나은 결과를 낳기도 합니다."

현재 수백 개의 연구 및 지원 프로젝트에서는 천문학의 음향화된 데이터를 사용하여 더 많은 사람들에게 보이지 않는 우주를 탐험할 수 있는 더 많은 방법을 제공하고 있습니다.

다음은 몇 가지 예입니다.

전 세계에서 들리는 삐걱거리는 소리

쌍성 초거대 블랙홀이 서로 나선을 그리며 대격변이 다가올수록 중력파는 점점 더 높은 주파수로 발산됩니다.

중력파는 공간 자체를 늘리고 압축합니다. 인간에게는 이러한 파동에 맞춰진 감각 기관이 없습니다. 대신 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)가 있습니다. 루이지애나와 워싱턴 주의 시설에서 과학자들은 각각 길이가 4km(2.5마일)이고 서로 직각을 이루는 두 개의 진공 챔버를 따라 트윈 광선을 보냅니다. 중력파 효과는 원자핵 직경의 10,000분의 1 규모로 광선 사이의 차이를 측정하여 관찰됩니다.

2015년 LIGO는 10억년 된 블랙홀 충돌의 파도를 처음으로 기록했습니다. 주파수가 증가하는 음향화 소리는 짧고 솟아오르는 지저귀는 소리처럼 들렸습니다 .

Zanella는 "시각이 아닌 다른 감각을 통해 천문학에 대해 배울 수 있다는 가능성을 대중이 알게 된 최초의 사례 중 하나였습니다"라고 말합니다. "저는 그 지저귀는 사람들의 호기심과 상상력을 촉발시켰다고 생각합니다. 이미지도 매우 강력하지만 일반적으로 소리는 더 매력적입니다."

블랙홀 흥

약 2억 4천만년 전, 페르세우스 은하단 깊은 곳의 블랙홀이 제 역할을 하면서 강착원반을 집어삼키고 주변의 과열 가스에 거대한 압력파를 생성했습니다. 이 파동은 우주 전체에 전자기적 "빛의 메아리"를 보냈습니다. 2013년 NASA의 찬드라 X선 관측소는 인간의 눈에 보이지 않는 전자기 스펙트럼 범위에서 이러한 펄스를 감지했습니다.

MIT 물리학자 Erin Kara는 이러한 빛의 반향을 소리로 바꾸는 팀의 일원이었습니다. 그 결과 윙윙거리는 소리는 마치 실제로 배고픈 블랙홀이 내는 소리와 같은 종류의 소리인 것처럼 으스스하고 강력하게 느껴졌습니다 .

이 녹음은 난해한 천체물리학을 연상시키고 공감하게 만들었습니다. Kara는 "사람들이 알 수 있는 것"이라고 말합니다. "적색 편이, 청색 편이, 도플러 편이가 아닌 사람들이 알고 있는 것, 즉 사람들이 일상 생활에서 느낄 수 있는 것의 관점에서 설명할 수 있으면 도움이 됩니다."

금성의 태양풍

녹음 소리는… 바람 같은 것 같아요 . 실제로 이는 태양에서 흘러나오는 고속 대전 입자로 인해 발생하는 행성 자기장의 변화를 해석한 것입니다. 해당 데이터는 유럽우주국   과  일본 항공우주탐사국이 태양계 내부를 탐사하기 위한 합작투자사인 베피콜롬보 탐사선에 의해 2021년 수집됐다  .