你知道嗎？宇宙其實(shí)是個(gè)藏著無數(shù)秘密的大劇場(chǎng)？星星在閃爍，星系在旋轉(zhuǎn)，而那些神秘的黑洞，竟然也在用自己的方式發(fā)聲。只不過它們的聲音太特別，既不是通過空氣傳播，也不是我們耳朵能直接聽到的頻率，但科學(xué)家們硬是把這些宇宙私語變成了我們能感知的聲音。今天就來聊聊，黑洞到底在唱什么歌？

先說說黑洞的聲音是怎么來的。我們知道黑洞引力極強(qiáng)，連光都逃不掉，但當(dāng)兩個(gè)黑洞撞到一起時(shí)，場(chǎng)面就熱鬧了，它們會(huì)劇烈攪動(dòng)周圍的時(shí)空，產(chǎn)生一種叫引力波的波動(dòng)。和往水里扔兩塊石頭一樣，水面會(huì)泛起層層漣漪，時(shí)空被攪動(dòng)后也會(huì)產(chǎn)生類似的漣漪，這就是引力波。
但問題是，這種波動(dòng)的頻率太低了，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于我們耳朵能聽到的范圍（我們能聽到20Hz到20kHz的聲音）。蚊子扇翅膀的聲音太快我們聽不清，黑洞的聲音太慢，我們自然也聽不到。這時(shí)候科學(xué)家就想出了辦法：給這些引力波升調(diào)。比如2015年第一次被LIGO探測(cè)器捕捉到的黑洞合并信號(hào)，兩個(gè)30倍太陽質(zhì)量的黑洞撞到一起，產(chǎn)生的引力波被拔高頻率后，變成了類似小鳥叫的唧唧聲，頻率從35Hz慢慢升到150Hz，最尖的那一下正好是它們撞在一起的瞬間。

還有英仙座那個(gè)超大黑洞，它周圍的氣體被攪動(dòng)產(chǎn)生壓力波，錢德拉X射線天文臺(tái)捕捉到后，直接把頻率提升了57個(gè)八度，這相當(dāng)于把原來的頻率放大了144萬億倍，最后聽起來像引擎在持續(xù)低鳴。有人可能會(huì)問，太空不是真空嗎？怎么會(huì)有聲音？其實(shí)這些能被升調(diào)的聲音，要么是時(shí)空本身的振動(dòng)被轉(zhuǎn)化，要么是黑洞周圍的星際氣體成了傳播介質(zhì)，像空氣傳聲音一樣，氣體讓壓力波能跑起來。
這些聲音里藏著黑洞的小秘密，像不同的人說話聲音不一樣，黑洞的聲音也能告訴我們它的樣子。比如黑洞的質(zhì)量越大，音調(diào)就越低，相似于大鐘敲起來會(huì)發(fā)出渾厚的低鳴?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，黑洞合并后會(huì)有一段余震般的振動(dòng)，像是鐘被敲響后還在嗡嗡晃，這些振動(dòng)的頻率正好對(duì)應(yīng)它的質(zhì)量和自旋速度。這還幫著驗(yàn)證了一個(gè)有趣的理論，無毛定理，意思是黑洞其實(shí)很簡單，只用質(zhì)量、自旋、電荷這三個(gè)特征就能描述，它的聲音頻率也完全符合這個(gè)規(guī)律，沒多余的小動(dòng)作。

更有意思的是，當(dāng)兩個(gè)大小不一樣的黑洞碰撞時(shí)，歌聲會(huì)更復(fù)雜，2019年有一次黑洞合并，一個(gè)是30倍太陽質(zhì)量，一個(gè)是8倍，它們產(chǎn)生的引力波里，既有基礎(chǔ)頻率，還有像唱歌時(shí)的泛音，頻率正好是基頻的整數(shù)倍?？茖W(xué)家把信號(hào)轉(zhuǎn)化成聲音后發(fā)現(xiàn)，這旋律竟然和貓王一首老歌的前奏有點(diǎn)像。這是廣義相對(duì)論早就預(yù)測(cè)過的現(xiàn)象，這下算是被實(shí)實(shí)在在聽到了。
能聽到這些聲音，背后全是技術(shù)在撐腰，LIGO探測(cè)器的精度高到離譜，它能捕捉到探測(cè)臂長度10?22米的變化，這比原子核還小的尺度，在地球到太陽的距離上，能測(cè)出一根頭發(fā)絲的移動(dòng)。后來科學(xué)家還從混亂的信號(hào)里，把合并后新黑洞的獨(dú)立發(fā)聲給摘了出來。以后咱們國家的太極計(jì)劃還要把探測(cè)器送進(jìn)太空，到時(shí)候能聽得更清楚，說不定能發(fā)現(xiàn)黑洞更多種唱腔。

宇宙里還有一種更宏大的合唱，無數(shù)超大質(zhì)量黑洞在宇宙各處合并，它們的引力波疊加在一起，形成了持續(xù)的低頻嗡嗡聲。這種聲音頻率太低了，屬于納赫茲級(jí)別，一個(gè)波動(dòng)周期要幾十年才能完成。科學(xué)家靠脈沖星計(jì)時(shí)陣列聽到了這種背景噪音，像聽到了數(shù)百萬個(gè)黑洞在宇宙中合唱，也證明了星系中心的黑洞一直在通過合并長大，宇宙就是這么慢慢演化的。
這些黑洞的聲音可不只是好聽的噱頭，它們是科學(xué)家研究宇宙的利器。如果哪一天聽到的頻率和理論預(yù)測(cè)不一樣，可能就意味著黑洞有我們沒發(fā)現(xiàn)的小秘密，甚至能幫我們找到量子引力的線索。還有那些傳說中的天體，比如蟲洞、玻色子星，要是它們合并，歌聲肯定和黑洞不一樣，到時(shí)候一聽就能區(qū)分開。