hur forskare lyssnar i rymden

Perseusklustret innehåller tusentals galaxer i ett moln av överhettad gas. En tweet från NASA om ljudet av det svarta hålet i dess mitt har spelats upp miljontals gånger.Kredit: NASA/CXC/SAO/E. Bullbul et al.

För astronomer som är seende är universum fullt av visuella underverk. Från skimrande planeter till gnistrande galaxer, kosmos är spektakulärt vackert. Men de som är blinda eller synskadade kan inte dela den upplevelsen. Så astronomer har utvecklat alternativa sätt att förmedla vetenskaplig information, som att använda 3D-utskrift för att representera exploderande stjärnor och ljud för att beskriva kollisionen mellan neutronstjärnor.

På fredag, journalen Natur astronomi kommer att publicera den senaste i en serie artiklar om användningen av sonifiering inom astronomi13. Sonifiering beskriver konvertering av data (inklusive forskningsdata) till digitala ljudfiler, vilket gör att de kan höras, samt läsas och ses. Forskarna medverkade i Natur astronomi visa att ljudrepresentationer kan hjälpa forskare att bättre identifiera mönster eller signaler i stora astronomiska datamängder1.

Arbetet visar att insatser för att öka inkludering och tillgänglighet kan ha större fördelar. Detta gäller inte bara inom astronomi; sonifiering har också gett upptäckter inom andra områden som annars kanske inte hade gjorts. Forskningsfinansiärer och förlag måste ta del av och stödja tvärvetenskapliga insatser som samtidigt är mer innovativa och inkluderande.

I decennier har astronomer gjort grundläggande upptäckter genom att lyssna på data och titta på dem. I början av 1930-talet spårade Karl Jansky, fysiker vid Bell Telephone Laboratories i New Jersey, statisk elektricitet i radiokommunikation till mitten av Vintergatan – ett fynd som ledde till upptäckten av galaxens supermassiva svarta hål och födelsen av radioastronomi . På senare tid har Wanda Díaz-Merced, en astronom vid European Gravitational Observatory i Cascina, Italien, som är blind, använt sonifiering i många banbrytande projekt, inklusive studiet av plasmamönster i jordens översta atmosfär4.

Antalet sonifieringsprojekt ökade för ungefär ett decennium sedan och lockade forskare från en rad olika bakgrunder. Ta Kimberly Arcand, en datavisualiseringsexpert och vetenskapskommunikatör vid Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian i Cambridge, Massachusetts. Arcand började med att skriva och tala om astronomi, särskilt upptäckter från NASA:s kretsande Chandra X-Ray Observatory. Hon gick sedan vidare till arbete som fokuserade på känseln; Detta inkluderade att göra 3D-utskrivna modeller av “rester” av exploderade stjärnor som förmedlade detaljer om fysiken i dessa stjärnexplosioner. När pandemin i början av 2020 innebar att hon inte kunde ta sig till en 3D-skrivare gick hon över till att arbeta med sonifiering.

I augusti twittrade NASA om ljudet av det svarta hålet i mitten av Perseus galaxhop; den bifogade filen har sedan dess spelats mer än 17 miljoner gånger. Samma månad konverterade Arcand och andra några av de första bilderna från rymdteleskopet James Webb till ljud. De arbetade under ledning av personer som är blinda och synskadade för att kartlägga ljusets intensitet och färger i de rubrikgripande bilderna till ljud.

Wanda L. Diaz Merced talar på en konferens

Wanda Díaz-Merced har använt sonifiering i många projekt.Kredit: NG Images/Alamy

Dessa kartor är grundade i teknisk noggrannhet. Sonifieringen av en bild av gas och damm i en avlägsen nebulosa använder till exempel höga högfrekventa ljud för att representera starkt ljus nära toppen av bilden, men lägre frekvens höga ljud för att representera starkt ljus nära bildens mitt. Sonifieringen av det svarta hålet översätter data om ljudvågor som färdas genom rymden – skapade av det svarta hålets påverkan på den heta gasen som omger det – till området för mänsklig hörsel.

Forskare inom andra områden har också experimenterat med datasonifiering. Biofysiker har använt det för att hjälpa elever att förstå proteinveckning5. Aspekter av proteiner matchas till ljudparametrar som ljudstyrka och tonhöjd, som sedan kombineras till en ljudrepresentation av den komplexa vikningsprocessen. Neuroforskare har undersökt om det kan hjälpa till med diagnosen Alzheimers sjukdom från hjärnskanningar6. Ljud har till och med använts för att beskriva ekologiska förändringar orsakade av klimatförändringar i en skog i Alaska, med forskare som tilldelar olika musikinstrument till olika trädarter.7.

I det långa loppet måste sådana tillvägagångssätt utvärderas noggrant för att avgöra vad de kan erbjuda som andra tekniker inte kan. För all teknisk noggrannhet som visas i enskilda projekt Natur astronomi serie påpekar att det inte finns några universellt accepterade standarder för sonifiering av vetenskaplig data, och få publicerade arbeten som utvärderar dess effektivitet.

Mer finansiering skulle hjälpa. Många forskare som arbetar med alternativa datarepresentationer samlar ihop stöd från olika källor, ofta i samarbete med musiker eller ljudtekniker, och den tvärvetenskapliga karaktären av sådant arbete gör det utmanande att hitta hållbar finansiering.

Den 17 november kommer FN:s kontor för yttre rymdfrågor att lyfta fram användningen av sonifiering inom rymdvetenskapen i en paneldiskussion som inkluderar Díaz-Merced och Arcand. Detta syftar till att öka medvetenheten om sonifiering både som ett forskningsverktyg och som ett sätt att minska hindren för deltagande i astronomi. Det är dags att helhjärtat stödja dessa ansträngningar på alla möjliga sätt.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *