Как в NASA озвучили КОСМОС. Сонификация. Видео и звуки космоса. Часть 1

Раз уж моя книга "Белая Вселенная" посвящена шёпоту космоса и роль звуков и космчиеских тайн в ней не малая - я решил сделать пост на одну любопытную тему - СОНИФИКАЦИЯ. Или как поёт космос. 

https://author.today/reader/528680

Ниже видео, которые были созданы в НАСА. Самих видео много и все они разные и интересные, покрывают многие аспекты астрономических наблюдений и астрофизических явлений: там есть всё - и пульсары, и черные дыры, и туманности, и галактики, даже самые древние. Поэтому будет несколько постов. Начнём с основ.

Что такое сонификация и о работе телескопов

Разные телескопы обнаруживают разные типы света. В некотором смысле это похоже на то, как разные ноты музыкальной гаммы можно играть вместе, создавая гармонии, которые невозможны при использовании только отдельных нот. Большая часть того, что фиксируют телескопы, записывается в виде цифровых данных. Эти данные затем можно перевести в визуальные эффекты или даже звуки. Представляем астрономические наблюдения, записанные в форме звука и наложенные на изображение.

Это называется «сонификация» астрономических данных об объектах в космосе. Они созданы в НАСА. Каждый слой звука в этих ультразвуковых изображениях представляет собой определенные длины волн света, обнаруженные рентгеновской обсерваторией НАСА «Чандра», космическим телескопом Джеймса Уэбба, космическим телескопом «Хаббл» и космическим телескопом «Спитцер» в различных комбинациях.

Новейшая фотография черной дыры со звуком

За основу в видео взята новейшая фотография черной дыры, которую сделал Телескоп горизонта событий (EHT). Используя формат "сканирования", подобное радару, ультразвук начинается в положении «12 часов» и движется по часовой стрелке. Изменения объема представляют собой различия в яркости, наблюдаемые телескопом EHT вокруг горизонта событий Sgr A* (Стрелец А - черная дыра в центре Млечного Пути). Материал, который находится ближе к черной дыре и, следовательно, движется быстрее, соответствует более высоким частотам звука. Этот ультразвук была обработан особым образом, чтобы позволить слушателю услышать данные в трехмерном стереозвуке, при котором кажется, что звуки начинаются прямо перед тобой, а затем движутся по часовой стрелке к одному уху, а затем к другому по мере выполнения всей развертки.

Сверхновая 1987А (SN 87A)

24 февраля 1987 года наблюдатели в южном полушарии увидели новый объект в Большом Магеллановом Облаке, небольшой галактике-спутнике Млечного Пути. Это был один из самых ярких взрывов сверхновых за столетия, который вскоре стал известен как Сверхновая 1987А (SN 87A). На этом видео показана серия наблюдений Чандры (синий) и Хаббла (оранжевый и красный), сделанных в период с 1999 по 2013 год. На снимке видно плотное кольцо газа, которое было выброшено звездой до того, как она стала сверхновой, и начинает светиться ярче, когда проходит ударная волна сверхновой.

Когда "стрелка" перемещается по изображению, данные преобразуются в звук хрустальной поющей чаши, причем более яркий свет воспринимается как более высокие и громкие ноты. Оптические данные преобразуются в более высокий диапазон нот, чем рентгеновские данные, поэтому обе длины волн света можно услышать одновременно. Интерактивная версия позволяет пользователю самостоятельно играть на этом астрономическом инструменте.

R Водолея: музыкальный дуэт белого карлика и красного гиганта

Перед вами система под названием R Водолея, которая содержит две звезды — белый карлик и красный гигант — вращающиеся вокруг друг друга. На составном визуальном изображении данные Хаббла (красные и синие) показывают впечатляющие структуры, свидетельствующие о вспышках, вызванных парой звезд, похороненных в центре изображения. Рентгеновские снимки телескопа Чандра показывают, как струя белого карлика врезается в окружающий его материал и создает ударные волны. При ультразвуковой обработке R Водолея мы видим "радарное" сканирование изображения по часовой стрелке, начиная с позиции 12 часов. Громкость меняется пропорционально яркости источников видимого света Хаббла и рентгеновского изображения Чандры, а расстояние от центра определяет музыкальную высоту (более высокие ноты располагаются дальше). Глубокие удары по четырем углам изображения — это «дифракционные пики», артефакты яркой центральной звезды. Слушатели могут услышать струи белого карлика, когда курсор приближается к позициям «два часа» и «восемь часов». Лентообразные дуги, снятые Хабблом, создают поднимающуюся и нисходящую мелодию, которая звучит похоже на ксилофон или набор поющих чаш (металлических чаш, издающих разные звуки и тона при ударе молотком), в то время как данные Чандры визуализируются так, чтобы звучать больше как синтетическое и ветреное мурлыканье. И чем ярче источник света, тем выше громкость.

Квинтет Стефана

В «Квинтете Стефана» четыре галактики движутся вокруг друг друга, удерживаемые гравитацией, а пятая галактика находится в кадре, но на самом деле находится на совершенно другом расстоянии. Визуальное изображение Квинтета Стефана содержит инфракрасный свет космического телескопа Джеймса Уэбба (красный, оранжевый, желтый, зеленый и синий) с дополнительными данными космического телескопа Спитцер (красный, зеленый и синий) и рентгеновский свет от телескопа Чандра (светло-синий). Обработка этих данных ультразвуком начинается сверху и сканирует изображение вниз. По мере перемещения курсора высота звука меняется в зависимости от яркости по-разному. Галактики заднего плана и звезды переднего плана на визуальных изображениях, которые обнаруживает Уэбб, отображаются на различных нотах на маримбе из синтетического стекла. А звезды с дифракционными шипами играют роль крэш-тарелок. Сами галактики Квинтета Стефана слышны как плавно меняющиеся частоты при прохождении над ними сканирования. Рентгеновские лучи Чандры, которые показывают ударную волну, разогревшую газ до десятков миллионов градусов, представлены звуком синтетической струны.

Издаёт ли звук Черная дыра?

Что это перед нами? Звуковая машина черной дыры! А ведь черная дыра действительно производила звуки в газовом облаке. Обо всем по порядку.

С 2003 года черную дыру в центре скопления галактик Персея связывают со звуком. Это связано с тем, что астрономы обнаружили, что волны давления, испускаемые черной дырой, вызывают рябь в горячем газе скопления, которую можно перевести в ноту, которую люди не могут услышать (находится примерно на 57 октав ниже средней Cи). Теперь новая ультразвуковая обработка добавляет к этому больше нот. В некотором смысле, эта ультразвуковая обработка не похожа ни на одну другую, сделанную ранее, поскольку она вновь рассматривает реальные звуковые волны, обнаруженные в данных рентгеновской обсерватории НАСА #Чандра.

Популярное утверждение о том, что в космосе нет звука, связано с тем, что большая часть космоса представляет собой, по сути, вакуум, не создающий среды для распространения звуковых волн. С другой стороны, скопление галактик содержит большое количество газа, который окутывает сотни или даже тысячи галактик внутри него, обеспечивая среду для распространения звуковых волн. В ходе ультразвуковой обработки Персея ранее идентифицированные астрономами звуковые волны были извлечены и впервые сделаны слышимыми. Звуковые волны извлекались в радиальных направлениях, то есть наружу от центра. Затем сигналы были повторно синтезированы в диапазоне человеческого слуха, увеличив их на 57 и 58 октав выше их истинной высоты. Другими словами, их слышно в 144 квадриллиона и 288 квадриллионов раз выше их исходной частоты. (Квадриллион равен 1 000 000 000 000 000.) Сканирование изображения, подобное радару, позволяет слышать волны, излучаемые в разных направлениях. На визуальном изображении этих данных синим и фиолетовым цветом показаны рентгеновские данные, полученные Чандрой.

Теперь мы точно знаем, что хоть и слабые, но звуки в космосе есть!

Гигантская Черная дыра в Мессье 87 (М87)

Гигантская черная дыра в Мессье 87 (М87) и ее окрестности изучались в течение многих лет с помощью ряда телескопов, включая Чандру (синий) и Очень Большую Массив (красный и оранжевый). Эти данные показывают, что черная дыра в M87 испускает массивные струи энергичных частиц, которые взаимодействуют с огромными облаками горячего газа, окружающими ее. Чтобы преобразовать рентгеновские лучи и радиоволны в звук, изображение сканируется, начиная с позиции «3 часа», и перемещается по часовой стрелке, как радар. Свет, расположенный дальше от центра, воспринимается как более высокий, а более яркий свет — громче. Радиоданные имеют более низкий тон, чем рентгеновские лучи, что соответствует их частотным диапазонам в электромагнитном спектре. Точечные источники рентгеновского света, большинство из которых представляют собой звезды, вращающиеся вокруг черной дыры или нейтронной звезды, воспроизводятся как короткие, отрывистые звуки.

Галактика "Водоворот" M51 (Мессье 51)

Галактика "Водоворот" (M51, Мессье 51) известна тем, что ее ориентация лицом к Земле обнажает ее свернутые спиральные рукава. Это дает телескопам возможность увидеть другую спиральную галактику, похожую на наш Млечный Путь, структуру которой мы не можем наблюдать непосредственно, находясь внутри нее. Как и в случае с «Кошачьим глазом», ультразвуковая обработка начинается сверху и перемещается радиально вокруг изображения по часовой стрелке. Радиус соответствует нотам мелодичной минорной гаммы. Каждая длина волны света на изображении, полученном с космических телескопов НАСА (инфракрасная, оптическая, ультрафиолетовая и рентгеновская), соответствует разному частотному диапазону.

Последовательность начинается со звуков всех четырех типов света, но затем отдельно проходит через данные Спитцера, Хаббла, GALEX и Чандры. На длинах волн, на которых видны спиральные рукава, высота тона ползет вверх по мере того, как спираль уходит дальше от ядра. Слышен постоянный низкий гул, связанный с ярким ядром, перемежающийся короткими звуками из компактных источников света внутри галактики.

Туманность Кошачий глаз (NGC 6543)

Когда у такой звезды, как Солнце, заканчивается гелий для горения, она выбрасывает огромные облака газа и пыли. Эти вспышки могут образовывать впечатляющие структуры, подобные той, которую можно увидеть в туманности Кошачий глаз (NGC 6543). Это изображение Кошачьего глаза содержит как рентгеновские лучи от Чандры вокруг центра, так и данные видимого света, полученные космическим телескопом Хаббл, которые показывают серию пузырей, выбрасываемых звездой с течением времени. Чтобы прослушать эти данные, используется сканирование, подобное радару, которое движется по часовой стрелке, исходя из центральной точки, для определения высоты звука. Свет, находящийся дальше от центра, воспринимается как более высокий тон, а более яркий свет — громче. Рентгеновские снимки представляются более резким звуком, тогда как данные видимого света звучат более плавно. Круглые кольца создают постоянный гул, прерываемый несколькими звуками из спиц данных. Слышимые подъемы и падения звука обусловлены радарным сканированием, проходящим через оболочки и джеты в туманности.

Туманность «Столпы творения» (M16)

В фрагменте знаменитой туманности «Столпы творения» (M16) звуки генерируются путем горизонтального перемещения по изображению слева направо, как в оптическом, так и в рентгеновском свете. Как и при ультразвуковом исследовании Галактического центра, вертикальное положение записанного света контролирует высоту звука, но в этом случае оно меняется в непрерывном диапазоне частот. Особое внимание уделяется строению столбов, в которых слышны перекаты от низких тонов к высоким и обратно. Две разные «мелодии» оптического и рентгеновского света можно наслаждаться индивидуально или одновременно на сайте оригинала.

В следующем посте: как звучит сверхновая, одна из самых знаменитых и красивых Туманность Киля, что в центре нашей галактики Млечный Путь, изображение самой-самой дальней галактики из когда-либо полученных и другие интересные сонификации.

Использованы материалы с сайта NASA.

Приглашаю ознакомиться с моей книгой "Белая Вселенная" - прода 5 раз в неделю. Цикл.

Не паникуй. Хотя стоило бы.

Потому что с первых страниц в твоей голове будет шептать Глубокий Космос. Потому что члены экипажа будут пропадать. Потому что гравитационный манёвр около черной дыры может стоить жизни. Потому что пассажиры, которых ты везёшь — обречены. Потому что ты попадёшь в итоге в ... Но зачем раскрывать всё и сразу? Начнём сначала.

Добро пожаловать на борт!

2037 год. Сверхсовременная космическая миссия.

Впереди тебя ждёт открытие, которое перевернёт представление о Вселенной.

Больше про космос в моём ВК: https://vk.com/asahichang