宇宙には音がないのに「宇宙の音」が公開されるのはなぜ？NASAの音の正体を調べた

「宇宙は真空だから音がしない」。これは学校でもよく聞く説明です。ところがNASAのサイトを開くと、ブラックホールの音、木星のオーロラの音、星雲の音など、ずいぶん賑やかな“宇宙の音”が公開されています。

では、あれは何なのでしょうか。マイクを宇宙へ持っていって録音したのでしょうか。

先に答えると、NASAなどが公開する「宇宙の音」は一種類ではありません。望遠鏡の画像やスペクトルを音へ置き換えたものもあれば、宇宙機が検出した電波やプラズマの波を人間に聞こえる形へしたものもあります。さらに例外的には、物質がある宇宙環境を実際に進んだ圧力波、つまり物理的な意味での「音波」を元にした音源まであります。

NASAやChandraの説明を一つずつ並べると、「全部、観測データに後から音をつけたもの」と一括りにするだけでは足りません。同じ「宇宙の音」という名前で呼ばれていても、何を測ったのか、どこで変換したのかがかなり違います。

宇宙には本当に音がないのか

まず、「宇宙では音がしない」という説明自体は基本的に正しいです。ただし、少しだけ言い方を正確にしたほうが後の話が分かりやすくなります。

僕らが普段聞いている音は、空気などの物質の中を進む機械的な波です。たとえばスピーカーの振動板が前後に動くと、その周囲の空気が押されたり引かれたりし、圧力の変化が次々に伝わっていきます。耳の鼓膜まで届いたその変化を、僕らは音として感じます。

NASA Scienceも、音波は宇宙の真空中を伝わることができないと説明しています。理由は単純で、振動を隣へ渡していく媒体がないからです。空気だけでなく水や固体でも音は伝わりますが、ほぼ真空の場所ではその橋渡し役がありません。

一方、光や電波は電磁波です。電磁波は機械的な音波とは違い、物質の媒体がなくても真空中を進めます。太陽の光が地球へ届き、遠い銀河からの電波を望遠鏡で受け取れるのはこのためです。

ここで大事なのは、「宇宙には何もない」わけではないことです。惑星には大気がありますし、太陽系には太陽風と呼ばれる荷電粒子の流れがあります。銀河団の中には非常に薄いとはいえ高温のガスが広がっています。宇宙の大部分が人間の生活環境と比べて極端に希薄だからといって、あらゆる場所が完全な真空というわけではありません。

ですから、正確には「真空では、空気中の音のような圧力波は伝わらない」です。この一文を土台にすると、NASAが公開する“音”との矛盾はかなりほどけてきます。

NASAの「宇宙の音」には、実は少なくとも3種類ある

NASAの音源をいくつか追ってみると、一般向けに「宇宙の音」と呼ばれているものは、少なくとも三つに分けると理解しやすくなります。

一つ目は、望遠鏡などの観測データを音へ翻訳するソニフィケーションです。星雲の画像を左から右へ読み取り、明るい部分を大きな音にしたり、画像の上側を高い音にしたりするような方法がこれに当たります。

二つ目は、宇宙機が検出した電波やプラズマの波を、スピーカーで聞ける信号へ変換するものです。元になっているのは実測された波ですが、僕らの耳が宇宙空間の空気振動を直接聞いているわけではありません。

三つ目は、物質が存在する宇宙環境を本当に伝わった圧力波を観測し、それを可聴域へ持ち上げて聞かせる例です。代表的なのが、ペルセウス座銀河団の中心付近で見つかった波です。

この三つを全部「宇宙の音」とだけ呼ぶと、話がややこしくなります。逆に、元データと変換方法を分けると、「真空では音が伝わらないのに、なぜ音があるのか」という疑問は、矛盾ではなく言葉の幅の問題だったと見えてきます。

1つ目は「データを音に翻訳する」ソニフィケーション

NASAは、Chandra X-ray Observatory、Hubble Space Telescope、James Webb Space Telescopeなどの観測データを音に変換した**data sonification（データ・ソニフィケーション）**を数多く公開しています。

ソニフィケーションは、簡単に言えば「情報を音で表すこと」です。宇宙で鳴っていた音を採取するのではなく、もともと数字として記録された観測データにルールを決め、音程、音量、左右の位置、音色などへ対応させます。

たとえばNASAのHubbleのソニフィケーションでは、画像の明るさや位置が音程や音量に割り当てられます。Chandraの例では、X線、可視光、赤外線といった別々の波長帯を、異なる音域や楽器風の音で表すものもあります。Webbの系外惑星WASP-96 bのスペクトルでは、データ点の位置や検出された光の量が音の高さや大きさに対応します。

このとき聞こえる音は、宇宙船の窓を開けたら聞こえる音ではありません。NASA ScienceのWebbのページにも、これらのトラックは実際に宇宙で録音された音ではないと明記されています。

だからといって、単なる演出とも言い切れません。

天文学の画像自体、目で見た景色をそのまま写真にしたものばかりではありません。X線や赤外線のように人間の目では見えない観測データを、色や明るさへ対応させて画像として理解できるようにすることがあります。ソニフィケーションは、それを視覚ではなく聴覚で行う方法と考えると分かりやすいです。

NASAはこの取り組みを、視覚障害やロービジョンの人が宇宙データへアクセスする手段としても進めています。2024年のNASA Open Scienceの記事では、ソニフィケーションの各レイヤーを分けて公開し、「どのデータをどう音へ変えたか」を追えるようにする再現性も重視していると説明されています。

だから、ソニフィケーションを聞いて「星雲がこんなメロディーを奏でている」と受け取ると物理的にはずれます。一方で「NASAが適当にBGMをつけた」と考えるのも違う。観測データの特徴を耳で追えるよう、対応ルールを作って別の感覚へ翻訳しているわけです。

2つ目は、電波やプラズマ波を「聞ける形」にした音

ここから少し話が変わります。宇宙機が持つWavesやPlasma Wave Instrumentといった装置は、望遠鏡画像を音に置き換えているだけではなく、宇宙空間にある電場や磁場、プラズマの波動をアンテナなどで実際に測っています。

有名な例がVoyager 1です。

NASAは2013年に「Voyager Captures Sounds of Interstellar Space」という音源を公開しました。Voyager 1のPlasma Wave Instrumentが、星間空間の希薄なプラズマの振動を検出したものです。NASAの説明では、アンテナで検出された波の振幅と周波数を再現しており、このときの周波数は人間の可聴域に入っていたため、信号を増幅してスピーカーで再生できるとされています。

「可聴域なら、本当の音なのでは」と思いやすいところですが、耳に届くまでの経路を追うと区別できます。Voyagerが宇宙でマイクを使って空気の圧力変化を録音したわけではありません。宇宙機のアンテナがプラズマ中の波動に伴う電気的な変化を検出し、その信号をスピーカーへ送って空気振動へ変えています。スピーカーから出た段階ではもちろん本物の音ですが、宇宙空間をそのまま音波が飛んできたわけではありません。

Junoが木星のオーロラ周辺で受け取った電波も同じように、元は電波の観測です。NASAによると、2016年の接近観測ではWaves装置が7〜140キロヘルツの電波放射を受信しました。公開動画のオーディオでは、その電波を人間が聞きやすい低い音域へシフトしています。

つまりVoyagerの例では「検出された波の周波数がたまたま可聴域にあり、増幅して再生できた」のに対し、Junoでは「観測した電波の周波数を下げて聞けるようにした」。同じ“宇宙機が拾った音”のように紹介されても、処理の中身は同じではありません。

ここで「プラズマ波」という言葉にも注意が必要です。プラズマは電子とイオンが分かれて動ける電離した気体で、その中にはさまざまな波のモードがあります。宇宙物理で扱うプラズマ波を、すべて空気中の音波と同じものとして扱うことはできません。NASAが“sounds”と呼んでいても、何を検出した装置なのかを見る必要があります。

3つ目は例外――宇宙にも「本当の音波」がある場所がある

ここまで読むと、「では宇宙では結局、物理的な意味の音波は存在しないのか」と思うかもしれません。ところが、媒体があれば話は別です。

その代表例がペルセウス座銀河団です。

銀河団は、たくさんの銀河だけがぽつぽつ浮かんでいる空間ではありません。銀河と銀河の間には、非常に高温で希薄なガスが広がっています。真空とは違い、圧力変化を伝える物質があります。

2003年、A. C. FabianらはChandraによるペルセウス座銀河団中心部の深いX線観測を報告しました。研究チームは、銀河団ガスのX線表面輝度に低振幅で準周期的な“ripples（さざ波状の構造）”を確認しています。中心の活動銀河核が作る気泡が周囲のガスを押し、その結果として弱い衝撃波や音波が広がっている、という解釈が示されました。

論文では、もしこのリップルが圧力波として一定速度で進むなら、約5 keVのガス中で音速はおよそ1170 km/s、波長約11 kpcから周期は約960万年になると推定しています。日常の「音」と同じ言葉を使っていても、時間と距離のスケールはほとんど別世界です。

Chandra X-ray Centerは後に、このペルセウスの圧力波を使ったソニフィケーションを公開しました。ここがほかのソニフィケーションと違うところで、画像の明るさを任意の楽器音へ割り当てただけではなく、観測データ中で音波として同定された圧力波そのものを抽出しています。

ただし、そのままでは人間には聞こえません。Chandraの説明では、元の音高は中央Cより約57オクターブ低く、公開音源では57オクターブ、58オクターブ上へ再合成されています。倍率でいうと、それぞれ約14.4京倍、28.8京倍の周波数に持ち上げた音です。

ここで「ブラックホールの音」という呼び方だけを見ると、ブラックホールそのものが真空へ向かって低い声を放っているように想像しやすいのですが、実際はそうではありません。中心のブラックホールを含む活動銀河核が周囲の高温ガスへ影響し、そのガス中を伝わる圧力波をX線観測から捉えた、という話です。

また、2003年の原論文はこれを予備的な結果として報告しており、波の散逸の仕方や銀河団ガスの粘性などには不確実性もあります。「X線画像にリップルが観測されたこと」と「それを音波としてどう解釈するか」は完全に同じ事実ではないため、そこは分けて読んだほうがよさそうです。

それでも、この例が面白いのは、「宇宙に音はない」という説明の例外を無理やり作っているからではありません。そもそも音に必要なのは“地球の空気”ではなく“振動を伝えられる物質”です。銀河団の高温ガスが媒体になるなら、宇宙スケールの圧力波が存在しても物理法則とは矛盾しません。

では、公開された「宇宙の音」は作り物なのか

ここまでの話を「本物か偽物か」で切ると、また分かりにくくなります。

ソニフィケーションでは、どの明るさをどの音程にするか、X線をどの楽器風の音にするかといった人間側の設計が入ります。Junoの音源では周波数を下げていますし、ペルセウスの圧力波も57〜58オクターブ持ち上げています。僕らがイヤホンから聞く音色や高さは、その場所で人間の耳に同じように聞こえていたものではありません。

ただ、人間向けの変換が入ることと、元の観測が架空であることは別の話です。望遠鏡が記録したX線や赤外線の強度、宇宙機が受信した電波や電場の変動、銀河団ガスに見つかった圧力波など、音へ変える前の段階には実測データがあります。

天文学の画像でも似た変換は普通に行われています。人間の目には見えないX線を青で表示しても、その青が現地で肉眼に見えた色という意味ではありませんが、どのデータをどの色へ対応させたかが分かれば、元の観測との関係はたどれます。ソニフィケーションも同じで、音だけを「本物／偽物」と二分するより、変換前のデータと対応ルールを分けて見ると実態が見えやすくなります。

「NASAの宇宙の音は本物なの？」という問いも、元の観測と可聴化の工程に分けると整理できます。ソニフィケーション、電波の可聴化、圧力波の再合成では、どれも人間が聞ける形への変換を含みますが、何を測り、どこを変えたのかはそれぞれ違います。

「宇宙の音」を聞くときは、ここだけ確認すれば正体が分かる

NASAや研究機関の音源には、たいてい説明文があります。次に「宇宙の音」というタイトルを見かけたら、音そのものより先に、その説明で使われている言葉を見ると正体をかなり絞れます。

• sonification / data translated into sound：画像、スペクトル、明るさ、位置などのデータを音へ対応付けたもの
• radio emissions / radio waves：電波を観測し、可聴域へ変換・周波数シフトしたもの
• plasma waves / plasma wave instrument：プラズマ中の波動を装置で検出し、電気信号として再生したもの
• frequency shifted / scaled / resynthesized：元の周波数のままではなく、人間が聞ける範囲へ動かしたもの
• pressure waves / sound waves：物質中を進む圧力波そのものが観測対象になっているもの

この区別を知ってからNASAの音源一覧を見ると、「宇宙の音」という言葉がかなり大きな傘だったことが分かります。全部がマイク録音でもなければ、全部が画像に後から音をつけただけでもありません。

調べる前は、「宇宙の音」と聞けば、ほとんどが観測データを音に置き換えたソニフィケーションだと思っていました。ところが資料を追うと、Voyagerのような波動信号も、ペルセウス座銀河団の高温ガスを進む圧力波も、同じ言葉の下に並んでいます。今では音源を再生する前に、説明欄の「何を測ったのか」が先に気になります。

参考文献・出典

• NASA Science, “Anatomy of an Electromagnetic Wave”
• NASA, “Data Sonifications” / “Translating NASA Data Into Sound”
• NASA Science, “Sonifications”
• NASA Science, “NASA Open Science Reveals Sounds of Space”
• NASA Science, “Voyager Captures Sounds of Interstellar Space”
• NASA Science, “Juno Listens to Jupiter’s Auroras Sing”
• Chandra X-ray Center, “Perseus Cluster Sonification”
• A. C. Fabian, J. S. Sanders, S. W. Allen, C. S. Crawford, K. Iwasawa, R. M. Johnstone, R. W. Schmidt, G. B. Taylor, “A deep Chandra observation of the Perseus cluster: shocks and ripples”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 344, Issue 3, September 2003, Pages L43–L47. https://doi.org/10.1046/j.1365-8711.2003.06902.x