Cinguettii cosmici. Lo spazio profondo è il luogo del nulla (o quasi nulla) per antonomasia: miliardi di anni luce pieni di vuoto. Qua e là, buchi neri, galassie, quasar, stelle, pianeti e pianetini, l’occasionale asteroide, immersi in un oceano sconfinato di niente. Vuotissimo, freddissimo, e soprattutto silenziosissimo: il suono, infatti, è un’onda meccanica, e in quanto tale ha bisogno di un mezzo (come per esempio l’aria o l’acqua) per propagarsi dalla sorgente alle nostre orecchie. Senza un mezzo, insomma, nessuna onda sonora può viaggiare, ed è per questo che lo Spazio è così silente. E allora cos’è questa musica spaziale – i “cinguettii cosmici”, per l’appunto, come li chiama qualcuno – di cui leggiamo periodicamente sulle pagine dei giornali? Quando gli scienziati (e i divulgatori e i giornalisti) parlano di “suoni” cosmici, non si riferiscono a rumori udibili nello spazio, ma a un processo detto sonificazione, ossia la traduzione di dati e segnali non acustici in suoni udibili dall’orecchio umano. Un modo artificiale, insomma, per “ascoltare” il “rumore” di buchi neri, onde gravitazionali e simili.
Il “cinguettio” che ha cambiato l’astronomia
L’esempio più celebre ed eclatante di “cinguettio cosmico” è infatti quello legato alla prima, storica rivelazione delle onde gravitazionali, avvenuta il 14 settembre 2015 e nota come GW150914. Le onde gravitazionali, teorizzate da Albert Einstein nella sua relatività generale, sono increspature dello spaziotempo generate da eventi cosmici di violenza inaudita. Nel caso di GW150914, l’evento scatenante è stato lo scontro e la fusione di due buchi neri di massa stellare, avvenuto a circa 1,3 miliardi di anni luce dalla Terra. Il fenomeno è stato osservato da enormi strumenti detti interferometri: si tratta di apparati che funzionano con sofisticati sistemi di specchi e laser e misurano, per l’appunto, minuscole deformazioni dello spaziotempo (anche mille volte più piccole del nucleo di un atomo) causate dal passaggio di un’onda gravitazionale. I dati grezzi catturati dagli interferometri sono un segnale: “traducendo” la frequenza di questo segnale in un segnale audio, si ottiene un risultato udibile, e il suono che ne deriva è un cinguettio perché, negli ultimi istanti prima della fusione, i buchi neri orbitano l’uno attorno all’altro a velocità e frequenza crescenti, producendo un segnale che sale rapidamente di tono prima di interrompersi bruscamente al momento della fusione. Per essere più precisi, in questo caso specifico si tratta più di una audification (udificazione) che di una sonification, perché i segnali grezzi delle onde gravitazionali (con frequenze da 35 a 250 Hz) si trovavano già, per una felice coincidenza, quasi interamente nel range delle frequenze udibili dagli esseri umani (20-20mila Hz): è bastato quindi “pulire” il segnale dal rumore di fondo e riprodurlo come audio.
Dai pixel al suono
Se il caso dello “scontro” tra buchi neri è una traduzione quasi diretta, la sonificazione in altri campi dell’astrofisica è un processo più interpretativo. In generale, per farlo gli scienziati mappano diverse proprietà dei dati astronomici, spesso provenienti da immagini, a diverse proprietà del suono. Solitamente funziona così: anzitutto si raccolgono dati e segnali da telescopi (come Hubble, Chandra X-ray Observatory, James Webb) che osservano l’Universo in diverse lunghezze d’onda (luce visibile, raggi X, infrarossi, eccetera); dopodiché, si stabiliscono “regole di traduzione”, per esempio una scansione dei pixel dell’immagine con la loro posizione sugli assi X e Y che determina tempo e panning del suono, oppure una mappatura di dati provenienti da diverse lunghezze d’onda su strumenti diversi o diverse altezze.
A Universe of sound
Le onde gravitazionali, come dicevamo, non sono l’unico esempio di sonificazione dell’Universo. Con il suo progetto Universe of sound, la Nasa ha utilizzato il processo sia come strumento di analisi scientifica (perché l’orecchio umano è più sensibile a cogliere pattern che l’occhio può mancare) sia di divulgazione. Uno degli esempi più famosi è la sonificazione del centro della Via Lattea: in questa tracia, l’agenzia spaziale americana ha combinato i dati provenienti da tre telescopi, i raggi X rilevati da Chandra (mappati su uno xilofono), la luce visibile di Hubble (violini) e i dati infrarossi di Spitzer (pianoforte). La scansione dell’immagine dal centro verso l’esterno crea un crescendo che culmina nel “rumore” del buco nero supermassiccio al centro, Sagittarius A*.
