Sons des étoiles : comment les scientifiques écoutent l’espace

Pour les astronomes voyants, l’Univers regorge de merveilles visuelles. Des planètes scintillantes aux galaxies scintillantes, le cosmos est d’une beauté spectaculaire. Mais ceux qui sont aveugles ou malvoyants ne peuvent pas partager cette expérience. Les astronomes ont donc développé des moyens alternatifs de transmettre des informations scientifiques, comme l’utilisation de l’impression 3D pour représenter les étoiles qui explosent et le son pour décrire la collision des étoiles à neutrons.

Vendredi, le journal Astronomie naturelle publiera le dernier d’une série d’articles sur l’utilisation de la sonification en astronomie^{13. La sonification décrit la conversion de données (y compris les données de recherche) en fichiers audio numériques, ce qui permet de les entendre, de les lire et de les voir. Les chercheurs présentés dans Astronomie naturelle montrent que les représentations sonores peuvent aider les scientifiques à mieux identifier les modèles ou les signaux dans de grands ensembles de données astronomiques1.}

Le travail démontre que les efforts visant à stimuler l’inclusivité et l’accessibilité peuvent avoir des avantages plus larges. Ceci est vrai non seulement en astronomie ; la sonification a également donné lieu à des découvertes dans d’autres domaines qui n’auraient peut-être pas été faites autrement. Les bailleurs de fonds et les éditeurs de la recherche doivent en prendre note et soutenir les efforts interdisciplinaires qui sont à la fois plus innovants et inclusifs.

Sonification et conception sonore pour la recherche en astronomie, l’éducation et l’engagement du public

Pendant des décennies, les astronomes ont fait des découvertes fondamentales en écoutant les données, ainsi qu’en les regardant. Au début des années 1930, Karl Jansky, un physicien des Bell Telephone Laboratories dans le New Jersey, a retracé l’électricité statique dans les communications radio jusqu’au centre de la Voie lactée, une découverte qui a conduit à la découverte du trou noir supermassif des Galaxies et à la naissance de la radioastronomie. Plus récemment, Wanda Daz-Merced, astronome à l’Observatoire gravitationnel européen de Cascina, en Italie, qui est aveugle, a utilisé la sonification dans de nombreux projets pionniers, notamment l’étude des modèles de plasma dans l’atmosphère supérieure de la Terre.⁴.

Le nombre de projets de sonification a été lancé il y a une dizaine d’années, attirant des chercheurs d’horizons divers. Prenez Kimberly Arcand, experte en visualisation de données et communicatrice scientifique au Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian à Cambridge, Massachusetts. Arcand a commencé par écrire et parler d’astronomie, en particulier des découvertes provenant de la NASA en orbite autour de l’observatoire de rayons X de Chandra. Elle est ensuite passée à un travail centré sur le sens du toucher; cela comprenait la fabrication de modèles imprimés en 3D des restes d’étoiles explosées qui transmettaient des détails sur la physique de ces explosions stellaires. Lorsque, début 2020, la pandémie l’a empêchée d’accéder à une imprimante 3D, elle s’est tournée vers la sonification.

En août, la NASA a tweeté à propos du son du trou noir au centre de l’amas de galaxies Perseus ; le fichier joint a depuis été lu plus de 17 millions de fois. Au cours du même mois, Arcand et d’autres ont converti certaines des premières images du télescope spatial James Webb en son. Ils ont travaillé sous la direction de personnes aveugles et malvoyantes pour cartographier l’intensité et les couleurs de la lumière dans les images qui font la une des journaux en audio.

Ces cartes sont fondées sur la précision technique. La sonification d’une image de gaz et de poussière dans une nébuleuse lointaine, par exemple, utilise des sons forts à haute fréquence pour représenter une lumière vive près du haut de l’image, mais des sons forts à basse fréquence pour représenter une lumière vive près du centre de l’image. La sonification du trou noir traduit les données sur les ondes sonores voyageant dans l’espace créées par l’impact des trous noirs sur le gaz chaud qui l’entoure dans la gamme de l’ouïe humaine.

Des scientifiques d’autres domaines ont également expérimenté la sonification des données. Les biophysiciens l’ont utilisé pour aider les étudiants à comprendre le repliement des protéines⁵. Les aspects des protéines sont associés à des paramètres sonores tels que le volume et la hauteur, qui sont ensuite combinés en une représentation audio du processus complexe de pliage. Les neuroscientifiques ont exploré si cela pouvait aider au diagnostic de la maladie d’Alzheimer à partir de scintigraphies cérébrales⁶. Le son a même été utilisé pour décrire les changements écologiques causés par le changement climatique dans une forêt de l’Alaska, les chercheurs attribuant divers instruments de musique à différentes espèces d’arbres^sept.

Comment un astronome entend l’Univers

À long terme, ces approches doivent être rigoureusement évaluées pour déterminer ce qu’elles peuvent offrir que d’autres techniques ne peuvent pas. Malgré toute la précision technique affichée dans les projets individuels, le Astronomie naturelle souligne qu’il n’y a pas de normes universellement acceptées pour sonifier les données scientifiques, et peu de travaux publiés qui évaluent son efficacité.

Plus de financement aiderait. De nombreux scientifiques qui travaillent sur des représentations alternatives de données bricolent le soutien de diverses sources, souvent en collaboration avec des musiciens ou des ingénieurs du son, et la nature interdisciplinaire de ces travaux rend difficile la recherche de financements durables.

Le 17 novembre, le Bureau des affaires spatiales des Nations Unies mettra l’accent sur l’utilisation de la sonification dans les sciences spatiales lors d’une table ronde à laquelle participeront Daz-Merced et Arcand. Cela vise à sensibiliser à la sonification à la fois comme outil de recherche et comme moyen de réduire les obstacles à la participation à l’astronomie. Il est temps de soutenir sans réserve ces efforts de toutes les manières possibles.