Τι είναι η Ηχοποίηση (sonification) ή αλλιώς πως γίνεται να ακούμε αστροφυσικά φαινόμενα; Μέρος Β

Αφού εξηγήσαμε τι είναι η ηχοποίηση, στο πρώτο μέρος αυτού του άρθρου, θα εξετάσουμε μερικά χαρακτηριστικά παραδείγματα ηχοποίησης στην αστροφυσική. 

Ήχοι από διαδικασίες στο άμεσο διάστημα που μας περιβάλλει (ήλιος, πλανήτες, ηλιακός άνεμος). 

Παρόλο που ο διαπλανητικός χώρος είναι σε καλή προσέγγιση κενός, δεν είναι τελείως άδειος. Περιέχει πολύ αραιές ποσότητες φορτισμένων σωματιδίων (πλάσμα), πολλά από τα οποία προέρχονται από τη δραστηριότητα του Ήλιου με τη μορφή του ηλιακού ανέμου. Τα σωματίδια αυτά αλληλεπιδρούν με ηλεκτρομαγνητικά πεδία που βρίσκονται στο διάστημα (π.χ. γύρω από πλανήτες) και τίθενται σε ταλάντωση δημιουργώντας διάφορα είδη διαδιδόμενων κυμάτων πλάσματος. Μερικά από αυτά (π.χ. whistler waves) είναι διαταραχές του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, δηλαδή ηλεκτρομαγνητικά κύματα, και παρότι ως τέτοια δεν αποτελούν ήχο, οι συχνότητες τους βρίσκονται μεταξύ 1kHz και 30kHz και μπορούν μέσω μετατροπής να ακουστούν, παράγοντας μια πολύ συγκεκριμένη ηχητική ταυτότητα σφυρίγματος. 

Κάποια άλλα κύματα στο διάστημα είναι διαμήκεις διαταραχές του πλάσματος ως υλικού μέσου και θα μπορούσαν να αποτελούν ήχο, αλλά έχουν συχνότητες πολύ μικρότερες από το ακουστό φάσμα, μικρότερες και από 1Hz, με διαφοροποιήσεις πίεσης τόσο ανεπαίσθητες που δεν μπορούν να γίνουν αντιληπτές το ανθρώπινο αυτί. Παρ’ όλα αυτά, οι διαταραχές αυτές μπορούν να ανιχνευτούν από δορυφόρους και μέσα από επεξεργασία να αντιστοιχηθούν σε ακουστικές συχνότητες. Για παράδειγμα, ένα τέτοιο ηχητικό αρχείο είχε παρουσιαστεί για εκπαιδευτικούς λόγους σε σχολείο των ΗΠΑ και οι μαθητές μπόρεσαν να απομονώσουν μια ενδιαφέρουσα ηχητική αλληλουχία, που όταν αναλύθηκε από τους επιστήμονες, είδαν ότι αντιστοιχούσε σε μια στεμματική εκτίναξη μάζας του Ήλιου, την οποία αλλιώς δε θα είχαν προσέξει.  

Στους πλανήτες (βλ. Εικόνα 1) μπορούν φυσικά με τις κατάλληλες συσκευές και μικρόφωνα να μετρηθούν πραγματικοί ήχοι, όπως π.χ. στην ατμόσφαιρα του Άρη, αλλά με την ηχοποίηση μπορούν να μελετηθούν και δεδομένα από άλλα φαινόμενα, όπως αυτά που προέρχονται από διακυμάνσεις στα μαγνητικά τους πεδία, το σέλας τους και πάρα πολλές αλληλεπιδράσεις της μαγνητόσφαιρας τους με τα σωματίδια του ηλιακού ανέμου. Παρόμοιες ηχοποιήσεις γίνονται και σε κομήτες και άλλα κοντινά διαστημικά αντικείμενα. Πρόσφατα  αυτό έγινε και στη μαγνητόσφαιρα της Γής με ηχοποίηση των διακυμάνσεων του μαγνητικού πεδίου που δημιουργεί γύρω της και την αλληλεπίδραση του με μια ηλιακή καταιγίδα.

Ήχοι από κύματα πίεσης σε θερμό αέριο γύρω από μαύρες τρύπες. 

Οι επιστήμονες είδαν ότι θερμό αέριο που προσπίπτει σε γιγάντιες μαύρες τρύπες,  όπως αυτή που βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξιακού σμήνους του Περσέα, οδηγεί σε περιοδικές εκρήξεις με τη δημιουργία διακυμάνσεων πίεσης στο θερμό αέριο που βρίσκεται εντός του σμήνους. Αυτές ως διαμήκεις διαταραχές, θα μπορούσαν να αποτελούν ήχο και να αντιστοιχηθούν με γνώριμες νότες, αλλά η συχνότητα τους είναι τόσο χαμηλή (δεκάδες οκτάβες κάτω από το μέσο Ντό) που δε θα γίνονταν αντιληπτές από τον άνθρωπο. Αλλά όπως είδαμε με την αλλαγή του τονικού ύψους τους σε ηχητικές νότες δημιουργείται ένας νέος τρόπος αντίληψης, κατηγοριοποίησης και μελέτης τους. Μπορείτε να ακούσετε αυτή τη μετατροπή εδώ.

Ήχοι από βαρυτικά κύματα που εκπέμπουν οι συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών. 

Τα βαρυτικά κύματα είναι διαδιδόμενες διακυμάνσεις του ίδιου του χωροχρόνου και φυσικά δεν αποτελούν ήχο. Παρ’ όλα αυτά όταν δύο μαύρες τρύπες συγχωνεύονται, τα κύματα αυτά έχουν χαρακτηριστική μορφή στο χρόνο (βλ.εικόνα 2) και οι συχνότητες τους είναι στο εύρος του ακουστού φάσματος, οπότε αν μετατραπούν σε ακουστικό αρχείο δίνουν ένα πολύ συγκεκριμένο ήχο που σηματοδοτεί και την ένωση των οριζόντων γεγονότων τους.

Πέρα όμως από καθαρά επιστημονικές εφαρμογές και πρακτική αξιοποίηση της αίσθησης του ήχου για άμεση αξιολόγηση δεδομένων, υπάρχει και μια καλλιτεχνική διάσταση στην ηχοποίηση. Πολλοί αβαν-γκαρντ καλλιτέχνες, ήδη από τον  20ο κιόλας αιώνα όπως ο Στοκχάουζεν ή ο Ιάννης Ξενάκης, έχουν χρησιμοποιήσει μαθηματικούς τύπους ή επιστημονικά δεδομένα για να παράξουν ήχους που δεν μπορούσαν να φανταστούν μέσω της κλασικής μουσικής θεωρίας και των συμβατικών οργάνων. Με παρόμοιο τρόπο οι διάφορες μετατροπές φαινομένων όπως της αστροφυσικής σε ήχο, μπορούν να δώσουν συγκεκριμένους συνδυασμούς που φαίνονται για κάποιους εξωπραγματικοί ή για άλλους απλά βαρετοί, εμπλουτίζοντας ωστόσο την ηχητική παλέτα των διαθέσιμων ήχων στους καλλιτέχνες.

 Μετά από αυτή τη σύντομη εισαγωγή και περιπλάνηση στους – αντιστοιχισμένους από τον άνθρωπο – ήχους του διαστήματος, την επόμενη φορά που θα δείτε κάποιο άρθρο για μουσική από το διάστημα, μην προβληματιστείτε αν καταρρίφθηκαν οι νόμοι της φυσικής και διαδίδεται ο ήχος εκεί, ή πιστέψετε ότι πλέον θα βάζουμε ραδιόφωνο με μουσική από τον Δία, αλλά ικανοποιήστε την περιέργεια σας χρησιμοποιώντας άλλη μια αίσθηση με την οποία μετά από τις κατάλληλες μετατροπές, μπορούμε να αντιληφθούμε τα φυσικά φαινόμενα που συμβαίνουν γύρω μας. 

Πηγές:

https://en.wikipedia.org/wiki/Sonification

http://www.astrosurf.com/luxorion/audiofiles.htm

http://www.astrosurf.com/luxorion/audiofiles-geomagnetosphere.htm

https://cosmosmagazine.com/space/astronomy/explainer-is-there-sound-in-space/

https://www.space.com/sounds-in-space

https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/new-nasa-black-hole-sonifications-with-a-remix.html

https://www.ligo.org/multimedia.php