Σε τι αναφερόμαστε όταν μιλάμε για τον «ήχο» του διαστήματος; Υπάρχει «ήχος» στο διάστημα; Πως μπορούμε να τον ακούσουμε;

Πρόκειται για ένα θέμα με ενδιαφέρον όχι μόνο για τους αστρονόμους, αλλά και για το ευρύτερο κοινό. Ένα θέμα το οποίο συνδέει την επιστήμη, με την εκπαίδευση αλλά και την τέχνη, οδηγώντας αδιαμφισβήτητα σε προεκτάσεις φιλοσοφικές.
Ξεκινάμε με το δεδομένο, ότι στο διάστημα (μεσοπλανητικό και μεσοαστρικό χώρο) δεν διαδίδονται ηχητικά κύματα, άρα δεν θα μπορούσαμε να ακούμε ήχο που προέρχεται από τις περιοχές αυτές.

Στο διάστημα όμως διαδίδονται ηλεκτρομαγνητικά κύματα, δηλαδή ακτινοβολία, όπως είναι οι ακτίνες-X, ακτίνες- γ, υπέρυθρη ακτινοβολία, ραδιοφωνική  κ.ο.κ. Οι αστρονόμοι συλλέγουν τα σήματα που φτάνουν από το διάστημα, τα επεξεργάζονται και αναπτύσσουν θεωρίες οι οποίες ερμηνεύουν φαινόμενα και φυσικές διεργασίες που  περιγράφουν την δομή των αστέρων, τον μεσοπλανητικό χώρο, τις ατμόσφαιρες πλανητών, τα εντυπωσιακά νεφελώματα, με σκοπό την κατανόηση του κόσμου στον οποίο ζούμε, μέσω της αστροφυσικής.

Ο πλανήτης μας από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS). Με πράσινο χρώμα διακρίνεται το σέλας στις πολικές περιοχές (φωτογραφία: NASA)

Όταν μιλάμε για «ήχο από το διάστημα» αναφερόμαστε στον «ήχο» που οι άνθρωποι παράγουμε όταν μετατρέπουμε ηλεκτρομαγνητικά σήματα σε ακουστικά. Και ακόμα γενικότερα, όταν μετατρέπουμε σε ήχο μεγέθη και παραμέτρους που περιγράφουν φυσικές διεργασίες, προκειμένου να λάβουμε πληροφορίες ακουστικά και όχι οπτικά, όπως οι επιστήμονες συνηθίζουμε να επεξεργαζόμαστε. Την διαδικασία της μετατροπής της πληροφορίας σε ήχο την ονομάζουμε ηχοποίηση.

Ως ένα παράδειγμα αναφέρουμε την ηχοποίηση δεδομένων που περιγράφουν τις μεταβολές του μαγνητικού πεδίου της Γης, καθώς διαταράσσεται στην διάρκεια έντονων μαγνητικών καταιγίδων, φαινομένων που σχετίζονται με την αλληλεπίδραση Ηλίου-Γης. Οι μαγνητικές καταιγίδες παρουσιάζουν επιπτώσεις στην ανθρώπινη δραστηριότητα στο εγγύς διάστημα, διαταράσσοντας την λειτουργία δορυφόρων, τις επικοινωνίες, αλλά και ανθρώπινη δραστηριότητα στον πλανήτη μας, όπως την αλλοίωση μετασχηματιστών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και γραμμές σιδηροδρόμων, από ρεύματα που επάγονται στο έδαφος.

Σχηματική αναπαράσταση ενός pulsar (αστέρα νετρονίων). Διακρίνουμε τις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού του πεδίου και την εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από τους πόλους του.

Στην ακόλουθη εφαρμογή χρησιμοποιήσαμε δεδομένα από το δίκτυο μαγνητομέτρων του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών, τα οποία καταγράφουν την γεωμαγνητική δραστηριότητα στη χώρα μας. Η ηχοποίηση που παραθέτουμε αφορά έντονες περιόδους μεταβολών του γήινου μαγνητικού πεδίου:

Η ηχοποίηση επιστημονικών δεδομένων μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο στην εκπαίδευση, εισάγοντας τους μαθητές σε θέματα επιστήμης με τρόπο ευχάριστο, δίνοντας έμφαση στην διαθεματική διδασκαλία, όσο και στην επικοινωνία της επιστήμης με σκοπό την κατανόησή της από το ευρύτερο κοινό.

Μπορεί όμως να χρησιμοποιηθεί και για καλλιτεχνικούς σκοπούς, δίνοντας την δυνατότητα της χρήσης «ήχων» του διαστήματος από συνθέτες ηλεκτρακουστικής μουσικής, φέρνοντάς τους έτσι σε επαφή με επιστήμονες και σύγχρονα θέματα των επιστημών.

Ήχους από το μακρινό διάστημα μπορούμε να παράξουμε και από τους  pulsars, αστέρες που βρίσκονται σε τελικό στάδιο εξέλιξής τους, διαθέτουν μεγάλη μάζα, πολύ ισχυρό μαγνητικό πεδίο και περιστρέφονται ταχύτατα γύρω από τον άξονά τους. Σε κάθε τους περιστροφή δίνουν έναν παλμό, τον οποίο συλλέγουν ραδιοτηλεσκόπια στη Γη. Οι παλμοί καταφθάνουν με μεγάλη ακρίβεια χαρακτηρίζοντας τους pulsars ως τα ακριβέστερα ρολόγια στη φύση. Φανταστείτε ότι ο ταχύτερος από αυτούς περιστρέφεται 716 το δευτερόλεπτο γύρω από τον εαυτό του. «Ακούμε» επομένως τον ήχο που προκύπτει από κάθε pulsar αφού μετατρέψουμε σε ακουστικό σήμα πληροφορίες που σχετίζονται με τα χαρακτηριστικά των αστέρων αυτών. Γνωρίζοντας σήμερα περισσότερους από 2.000 pulsars αναλογιστείτε το εύρος ακουστικών συχνοτήτων που έχουμε στην διάθεσή μας (από πολύ χαμηλές έως πολύ υψηλές) ώστε να τις χρησιμοποιήσουμε για μουσικές συνθέσεις.

Στην επόμενη εφαρμογή, ο συνθέτης Αντώνη Παλάσκας μας παρουσιάζει μια σύνθεση βασισμένη σε «ήχους» από αστέρες νετρονίων:

Η σύγχρονη αυτή ιδέα της ηχοποίησης αστρονομικών δεδομένων, ως συνδυασμός επιστήμης και τέχνης, μοιραία συνδέεται με την φιλοσοφία, μέσω μιας από τις γοητευτικότερες ιδέες της αρχαίας ελληνικής σκέψης, την «αρμονία των σφαιρών». Μια ιδέα η οποία αναπτύχθηκε τον 6ο αι. π.Χ από τους πυθαγορείους φιλοσόφους, σύμφωνα με την οποία τα ουράνια σώματα, μπορούν να παράγουν ήχο εξ’ αιτίας της περιοδικής τους κίνησης. Ο πυθαγόρειοι πειραματιζόμενοι με έγχορδα, κρουστά και πνευστά και παρατηρώντας το τονικό ύψος των παραγόμενων ήχων, συμπέραναν ότι η μουσική αποτελεί μαθηματική επιστήμη, αφού η ομορφιά της εκφράζεται από την αρμονική σχέση μεταξύ των αριθμών. Τις μαθηματικές αυτές αναλογίες αναζήτησαν και στον ουρανό μέσω της «μουσικής των σφαιρών».

Δρ. Φιόρη-Αναστασία Μεταλληνού, αστροφυσικός / Κέντρο Επισκεπτών Θησείου, Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών

Φάσμα συχνοτήτων «ήχων» που παράγονται στην ατμόσφαιρα του πλανήτη μας στην διάρκεια καταιγίδων. Ονομάζονται και «τραγούδια της Γης» (πηγή: Stanford VLF group)