Kozmická hudba: Astronomické údaje môžu byť premenené na hudbu a odhaľujúc vesmír ako nikdy predtým

Christine Malek, ktorá je od narodenia slepá, bola vždy veľkou fanúšičkou astronómie a fascinujú ju kľúčové otázky o vesmíre, ako napríklad čo sa stane, keď hranica dosiahne nekonečno a či je možné cestovať vesmírom. Takéto veci by sa mohli stať realitou jeden deň. V detstve však k väčšine astronomických informácií mali prístup len prostredníctvom vesmírnych dokumentov alebo sci-fi kníh.

Asi pred desiatimi rokmi Malek objavil úplne nový spôsob, ako zažiť astronómiu, keď stretol astronóma a hudobníka Matta Russa, Ph.D. Videl som ho vystupovať v miestnom planetáriu v Toronte. Pomocou procesu nazývaného nebeská sonifikácia preložil Rousseau informácie zhromaždené zo slnečnej sústavy TRAPPIST-1, ktorá má sedem planét uzamknutých v orbitálnej rezonancii, do niečoho, čo môžu vnímať nevidomí alebo slabozrakí ľudia: hudbu.

Russova pieseň vyslala Malekovým telom vlnu vzrušenia. Niečo, čo predtým rozumovo chápala, ale nikdy to nedokázala preniesť do zmyslového zážitku, bolo zrazu hlboko precítené.

„Bolo to nezabudnuteľné,“ povedal Malek Salonu v telefonickom rozhovore. „Porovnávam to s tým, aké by to mohlo byť pre nevidomého pozrieť sa na nočnú oblohu a získať zmyslovú intuíciu o veľkosti a povahe vesmíru. Ako nevidomý som túto skúsenosť nezažil.“

Prostredníctvom astronomickej akustiky vedci mapujú zložité astronomické štruktúry, ako sú čierne diery alebo explodujúce hviezdy, prostredníctvom rovnako detailného a viacrozmerného sveta zvuku. Preklad údajov z vesmíru do hudby nielenže rozširuje prístup k astronómii pre nevidomých alebo slabozrakých, ale tiež pomáha všetkým vedcom lepšie porozumieť vesmíru tým, že vedie k novým objavom. Tiež má schopnosť pomáhať. Páči sa mi to snímky Z teleskopu Jamesa Webba, ktorý dáva do kontextu naše malé miesto vo vesmíre, má astronomická sonifikácia podobne silu spojiť poslucháčov s vesmírom.

„Skutočne to prináša spojenie, ktoré nezískate, keď sa pozeráte na zhluk galaxií, ktorý je od vás vzdialený miliardy svetelných rokov a rozprestiera sa na mnohých miliónoch svetelných rokov,“ povedala Kimberly Kowal Arcand. Ph.D., vizualizér údajov pre röntgenové observatórium NASA Chandra. „Mať zvuk ako spôsob, ako zažiť tento typ udalosti, tento typ objektu, nech je to čokoľvek, je veľmi platný spôsob, ako zažiť svet okolo seba a dať mu zmysel.“

Malek slúži ako konzultant Chandra Sonifications, ktorý prevádza zložité dáta z astronomických objektov do zvuku. Jednou z jeho najobľúbenejších produkcií, ktorá bola počúvaná milióny krát, je Sonified A Čierna diera v galaxii v zhluku Perseus O tom 240 miliónov svetelných rokov ďaleko, Pri predstavení tejto sonifikácie pri príležitosti tohto roku sxsw festival V marci sa ozval Russo, ktorý s Chandrou spolupracuje prostredníctvom organizácie, ktorú založil systémové zvukyPovedal, že tento strašidelný zvuk používaný na zobrazenie čiernej diery bol prirovnaný k „miliónom prekliatych duší, ktoré sú vtiahnuté do pekelných jám“.

Russo Salonovi v telefonickom rozhovore povedal, že keď vyrastal, vždy videl svoje vedecké a umelecké stránky vo vzájomnom konflikte. Ale keď dokončoval postdoktorandské štúdium, NASA objavila planetárny systém TRAPPIST-1 a on okamžite videl jeho potenciál ako najhudobnejšej slnečnej sústavy, akú kedy našli.

„Môžeš zrýchliť [the planets’] Počúvajte rýchlosť a ich obežné dráhy ako určitý opakujúci sa rytmus, a ak ho ešte viac zrýchlite, môžete ich pohyb spojiť s hudobnými výškami,“ povedal Russo Salonu v telefonickom rozhovore. „V tomto systéme sú planéty v podstate navzájom spojené v hudobnej harmónii.“

Hoci sa proces mierne líši v závislosti od každého projektu, tím spoločnosti Chandra zvyčajne používa Python na vytvorenie matematickej mapy údajov, vloženie do hudobného softvéru a následné doladenie, povedal Arcand. Niektoré projekty majú viac umeleckých prvkov, ktoré sa hudobníci rozhodnú zahrnúť, zatiaľ čo iné sú viac založené na údajoch. Napriek tomu tím spolupracuje počas celého procesu s mentormi, ako je Malek, ktorý je slepý alebo slabozraký, aby sa ubezpečil, že to, čo mapujú, je jasné, súdržné a zrozumiteľné.

pri premene a Obrázok V Pillars of Formation, oblasti intenzívneho formovania hviezd, tím premenil týčiace sa stĺpy plynu a prachu, kde sa rodia malé hviezdy, na druh burácajúceho, elementárneho bzučania, ktorý komunikuje ich tvar a zloženie. Mladé, energické hviezdy umiestnené okolo týchto stĺpov vyžarujú množstvo röntgenových údajov, ktoré Arcand prirovnal k „návalom hnevu“. Vysvetlil, že tieto mladé hviezdy dostali krátky zvuk „burpee“, aby zachytili toto správanie.

Arcand povedal: „Konečným výsledkom by malo byť niečo, čo je zreteľné a jasné, čo má tie momenty harmónie alebo spojenia, kde zvuky skutočne spolupracujú, ale sú tiež veľmi jasné samy osebe.“

Astronomická sonifikácia má potenciál zmeniť spôsob, akým astronómovia pristupujú k svojim štúdiám, čo im umožní kreatívnejšie sa pozerať na údaje a potenciálne hlbšie preskúmať vesmír, povedal Arcand.

„Na dvojrozmernom obrázku sú momenty, ktoré som si nikdy nevšimol, keď som sa naň pozeral len ako na obrázok, pretože je v ňom toľko údajov, že sa naň pozerám súčasne,“ povedal Arcand. „Ale keď počúvate dáta, počúvate ich v priebehu času… Pomáha to môjmu mozgu sústrediť sa a spomaliť, aby som venoval pozornosť týmto typom časových aspektov.“

Vesmírny fyzik William „Bill“ Kurth, Ph.D., z University of Iowa, povedal, že počiatky astronomickej sonifikácie možno vystopovať minimálne do 70. rokov 20. storočia, keď sonda Voyager-1 začala pozorovať elektromagnetické vlny vysielané do vesmíru. boli zaznamenané signály. Späť k jeho tímu na Zemi, kde boli spracované ako zvukové nahrávky.

Chcete viac príbehov o zdraví a vede vo svojej doručenej pošte? Prihláste sa na odber týždenného bulletinu salónu laboratórne poznámky,

V roku 1979 tím vykreslil nahrávky na frekvenčno-časovom spektrograme, vysvetlil Kurth, podobne ako vidíte hlasové odtlačky v aplikáciách, ktoré mapujú to, čo znie ako štebot vtákov. Zvuky vyžarujú „pískanie“ vytvárané vlnami, ktoré sledujú magnetické pole planéty, a nie pohyb v priamom smere. Zdá sa, že údaje potvrdzujú to, čo predpokladali: zasiahol blesk Šokujúce cez atmosféru Jupitera,

„V tom čase bola existencia blesku kdekoľvek okrem zemskej atmosféry neznáma,“ povedal Kurth Salonovi v telefonickom rozhovore. „Toto bolo prvýkrát, čo sme si uvedomili, že elektrina môže existovať na inej planéte.“

Okrem astronómie možno sonifikáciu použiť na akúkoľvek vedu a výskumníci v oblasti zdravia sa ňou v súčasnosti zaoberajú. tónovanie reťazca DNA Aby sme lepšie pochopili, ako sa proteíny skladajú vo viacerých dimenziách. Chandra Sparsh tiež pracuje na výrobe 3-D model o astronomických javoch, povedal Malek, čo rozširuje prístup aj pre ľudí, ktorí sú nevidomí alebo slabozrací – ktorí historicky mohli tieto vedy zažiť iba prostredníctvom slov.

„Ako nevidomá osoba je vaša skúsenosť so svetom často lineárna, takže nemôžete ísť a preskúmať miesto a vziať všetko naraz,“ vysvetlil Málek. „Keď sa ich dotknem [astronomical objects]Je to ako okno do vesmíru, čo ma núti premýšľať o tom, ako slepí ľudia prežívajú obrázky.“