有一种全新的、沉浸式的方式,可以通过声音探索NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜的首批全色红外图像和数据。听众可以进入船底座星云中宇宙悬崖的复杂声景,探索描绘南环星云的两幅图像的对比色调,并识别热气巨行星WASP-96 b透射光谱中的各个数据点。“音乐进入了我们的情感中心。”多伦多大学的音乐家和物理学教授马特·拉索说。“我们的目标是通过声音让韦伯的图像和数据易于理解——帮助听众创建自己的心理图像。”

一个由科学家、音乐家和盲人和视障人士组成的团队,在韦伯任务和NASA学习宇宙的支持下,致力于调整韦伯的数据。

韦伯的宇宙悬崖可听化

影像来源:图片:NASA、ESA、CSA 和 STScI; 无障碍制作:NASA、ESA、CSA、STScI 和 Kimberly Arcand (CXC/SAO)、Matt Russo 和 Andrew Santaguida(系统声音)、Quyen Hart (STScI)、Claire Blome (STScI) 和 Christine Malec(顾问)。

NASA韦伯望远镜拍摄的船底星云宇宙悬崖的近红外图像,已被映射为一段交响乐般的声音。音乐家们为星云中半透明、薄雾状的区域和非常密集的气体和尘埃区域分配了独特的音符,最终形成了嗡嗡声的音景。

可听化处理从左到右扫描图像。音轨充满活力,内容丰富,代表了这个巨大的气态空洞中的细节,看起来像一座山脉。图像上半部分的气体和尘埃以蓝色色调和有风的、类似无人机的声音表示。图像的下半部分以橙红色和红色的阴影表示,构图更清晰、旋律更优美。

图像中的光线越亮,声音越大。光的垂直位置也决定了声音的频率。例如,图像顶部附近的明亮灯光听起来声音大而高,但靠近图像中间位置的强光则声音大而音调低。图像中出现在较低位置的较暗、被尘埃遮蔽的区域,用较低的频率和更清晰、不失真的音符来表示。

韦伯的南环星云可听化

影像来源:图片:NASA、ESA、CSA 和 STScI; 无障碍制作:NASA、ESA、CSA、STScI 和 Kimberly Arcand (CXC/SAO)、Matt Russo 和 Andrew Santaguida(系统声音)、Quyen Hart (STScI)、Claire Blome (STScI) 和 Christine Malec(顾问)。

美国宇航局的韦伯望远镜捕获了南环星云近红外光(左)和中红外光(右)的两幅图像————每幅图像都经过了声音处理。

在这个可听化处理中,图像中的颜色被映射到声音的音调——光的频率被直接转换成声音的频率。近红外光由轨道开始处的较高频率范围表示。中途,音符发生变化,整体变得较低,以反映中红外包含更长波长的光。

仔细听15秒和44秒。这些音符与近红外和中红外图像的中心对齐,恒星出现在“动作”中心的位置。在轨道开始的近红外图像中,只有一颗恒星清晰可见,声音更大。在音轨的后半部分,听众会在高音之前听到一个低音,这表示在中红外光中检测到两颗恒星。较低的音符代表形成这个星云较红的恒星,第二个音符代表看起来更亮更大的恒星。

韦伯的系外行星WASP-96b可听化

影像来源:图片:NASA、ESA、CSA 和 STScI; 无障碍制作:NASA、ESA、CSA、STScI 和 Kimberly Arcand (CXC/SAO)、Matt Russo 和 Andrew Santaguida(系统声音)、Quyen Hart (STScI)、Claire Blome (STScI) 和 Christine Malec(顾问)。

NASA的韦伯望远镜观测到了热气体巨系外行星WASP-96 b的大气特征——其中包含水的清晰特征——由此产生的透射光谱的各个数据点被转化为声音。

可听化从左到右扫描光谱。从下到上,Y轴的范围表示遮挡的光从少到多。X轴的范围从左侧的0.6微米到右侧的2.8微米。每个数据点的音高对应于每个点所代表的光的频率。波长越长,光的频率越低,则听到较低的音调。体积表示在每个数据点中检测到的光量。

四个水特征由水滴落下的声音表示。这些声音简化了数据——水被辨别为具有多个数据点的特征。声音仅与数据中的最高点一致。

这些音轨首先支持盲人和低视力的听众,但其设计旨在吸引任何收听者。“这些合成声音提供了一种不同的方式来体验韦伯第一批数据中的详细信息。类似于书面描述是视觉图像的独特翻译,可听化处理也通过将颜色、亮度、恒星位置或水吸收特征等信息编码为声音来翻译视觉图像,”位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所的高级教育和外联科学家昆恩·哈特说。“我们的团队致力于确保所有人都能接触到天文学。”

该项目与“路缘坡效应”类似,这是一项支持各种行人的无障碍要求。马萨诸塞州剑桥钱德拉X射线中心的可视化科学家金伯利·阿坎德解释说:“当削减路障时,首先使用轮椅的人会受益,同时拄着拐杖走路的人和推着婴儿车的父母也会受益。”阿尔坎德领导了NASA最初的数据可听化项目,现在代表NASA的“学习宇宙”从事这项工作。“我们希望这些可听化能够影响到同样广泛的观众。”

阿尔坎德领导的一项调查的初步结果显示,失明或视力低下的人,以及有视力的人都报告说,他们通过聆听了解了一些有关天文图像的信息。参与者还分享了与他们产生深刻共鸣的听觉体验。“受访者的反应各不相同——从敬畏到有点紧张,”阿尔坎德继续说道。“一个重要的发现来自视力正常的人。他们报告说,这种经历帮助他们了解盲人或视力低下的人如何以不同方式获取信息。”

这些音轨不是在太空中记录的真实声音。相反,鲁索和他的合作者、音乐家安德鲁·桑塔吉达将韦伯的数据映射为声音,精心创作音乐,以准确地呈现团队希望听众关注的细节。从某种程度上说,这些声音处理就像现代舞或抽象绘画——它们将韦伯的图像和数据转换为一种新的媒介,以吸引和激励听众。

克里斯汀·马拉克是盲人和低视力社区的一员,她也支持这个项目,她说她用多种感官体验了这些音轨。“当我第一次听到可听化时,它以一种发自内心的、情感化的方式打动了我,我想象着有视力的人在仰望夜空时的感受。”

这些可听化还有其他深刻的好处。“我想了解声音的每一个细微差别和每一种乐器的选择,因为这主要是我对图像或数据的体验,”马拉克继续说道。总的来说,该团队希望对韦伯的数据进行可听化处理,帮助更多的听众感受到与宇宙的更紧密联系,并激励每个人关注天文台即将到来的天文发现。


詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系中的谜团,展望其他恒星周围的遥远世界,探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是由NASA及其合作伙伴 ESA和CSA领导的一项国际计划。

这些可听化是NASA的宇宙学习计划和詹姆斯·韦伯太空望远镜合作的结果。钱德拉X射线中心(CXC)作为NASA的学习伙伴,领导数据可听化处理。隶属于韦伯任务的科学专家提供他们在韦伯观测、数据和目标方面的专业知识。

NASA的学习宇宙是NASA科学激活计划的一部分,由NASA总部的科学任务理事会负责。科学激活计划将NASA科学专家、真实内容和经验以及社区领袖联系起来,以激活思维并促进对我们的世界和世界以外的更深入理解。通过与科学和科学背后的专家的直接联系,NASA的学习宇宙提供资源和经验,使青年、家庭和终身学习者能够探索科学中的基本问题,体验科学是如何进行的,并自己发现宇宙。

NASA的宇宙学习材料基于NASA根据合作协议支持的工作,根据编号NNX16AC65A合作协议授予太空望远镜科学研究所,与加州理工学院/IPAC、天体物理中心|哈佛和史密森尼和喷气推进实验室合作。

参考来源:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/nasa-webb-s-first-full-color-images-data-are-set-to-sound

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