宇宙星星乐谱（进阶篇）

第一音符与黑洞之歌...

上期讲到宇宙间存在声音，一种是星际间的气体云可作为介质传播声音，另一是行星表面与大气层中的电磁振动可转化为声波形式让人类听见。这期我们更深入了解宇宙有趣的声音，它的第一个音符和来自黑洞的低音小调。

第一个音符

宇宙间第一个音符来自光。宇宙本充满质子和电子等带电粒子，由它们吸收、散射光子。宇宙大爆炸后，等离子与辐射充满着整个宇宙，随着宇宙的膨胀而逐渐冷却。当宇宙冷却到一定程度，质子和电子结合形成中性原子，不再吸收热辐射。光线不再受到干扰，第一批光子在宇宙中作为光线行进，照亮宇宙。光子脱耦自由穿越整个空间，微弱的光线以微波辐射的形式到达地球，被称为宇宙微波背景。宇宙微波背景在宇宙大爆炸后约10万年发出，经过140亿光年才到达地球。

这是宇宙最古老的光线，最古老的光线带来了最古老的声音。介质颗粒受到压力，从有节奏的振动并促使周围的介质颗粒产生疏密变化，由此产生声波。早期宇宙的声波行进在气态介质中引起微弱的压力变化，而这变化又导致了微弱的温度变化。华盛顿大学物理学家John G. Cramer利用这些温度变化，将宇宙膨胀时的声音放大10的26次方倍，让人耳可以听见。戳下方视频听听。

黑洞之低音小调

宇宙中能发出最低音小调的就是太阳质量25亿倍的黑洞了。距离地球约2.5亿光年的英仙座星系丛中心，巨型的黑洞可能就在过去数十亿年中哼唱着宇宙的低音符。人类能听到最低音的振荡周期为1/20秒，黑洞声音的振荡周期却是一千万年。黑洞之歌可谓跨越了漫长的时间。

通过NASA的钱德拉X射线观测仪对英仙座星系丛中心进行观测，发现到，该星系丛的星系之间存在一种以星系丛核心为同心圆的波纹图案，波纹有光与暗，大小达到三万光年。天文学家认为，周围的天体坠落到黑洞产生的重力波动造成了波纹。这种波动即声波，波纹是低频声波的痕迹。亮纹是波峰，气体压力最大；暗纹则是波谷，压力较低。磁化的热气包围黑洞，并产生强大的电磁场。电磁场强大到将气体物质加速到以接近光速远离黑洞边缘，形成巨大的喷流，被称为相对论性喷流。它们排挤掉喷发路径上的气体，这种干扰产生了低沉的宇宙声波。

通过计算波纹间的距离以及声波在该星系丛中的传播速度发现，黑洞发出的声音比8度音阶中的中C低57度，是迄今为止在宇宙探索中发现的最低音调。频率只有人耳能听到最低音的上千万亿分之一，大大超出我们的听力范围。最后再放送一条视频，看看黑洞的神奇之处。