Die meisten Himmelsobjekte – von Sterne und Nebel bis hin zu Quasaren und Galaxien – emittieren Licht in einer Reihe von Wellenlängen. Einige enthalten sichtbares Licht, weshalb Astronomen sie mit Weltraumteleskopen wie Hubble fotografieren können. Aber das James-Webb-Weltraumteleskop und das Chandra-Röntgenobservatorium blicken auf Himmelsobjekte in Infrarot- und Röntgenwellenlängen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind. Diese Daten werden oft in sichtbare Farben übersetzt, um spektakuläre Weltraumbilder zu erzeugen. Jetzt macht eine Gruppe von Astronomen diese Bilder einem breiteren Publikum zugänglich, zu dem auch sehbehinderte Menschen gehören – indem sie die Daten in fast musikalische Klangsequenzen umwandeln.
„Wenn Sie nur ein Chandra-Bild oder ein anderes NASA-Bild visualisieren, können Sie Menschen zurücklassen“, sagt Kim Arcand, eine Visualisierungswissenschaftlerin, die mit einer kleinen, unabhängigen Gruppe von Astronomen und Musikern an einem Wissenschafts- und Kunstprojekt namens „ SYSTEM-Sounds. Arcand, die sich selbst als ehemalige Chor- und Bandfreakin beschreibt, ist auch die aufstrebende technische Leiterin des Chandra-Observatoriums der NASA. Bis vor ein paar Jahren bedeutete dies Aktivitäten wie das Hinzufügen von Ton zu wissenschaftlichen Outreach-Programmen mit virtueller und erweiterter Realität. Dann begann Arcand zusammen mit einigen anderen, die zur SYSTEM Sounds-Gruppe wurden, mit der Umwandlung von Röntgendaten in Audio. „Wir haben eine so positive Resonanz von Menschen erhalten, sowohl von sehenden als auch von blinden oder sehbehinderten Menschen, dass es sich um das Projekt handelt, das immer weiterhilft“, sagt sie. Heute arbeitet die Gruppe auch mit dem Universe of Learning der NASA zusammen, einem Programm, das Ressourcen für den naturwissenschaftlichen Unterricht bereitstellt.
Visuelle Bilder von den JWST- oder Chandra-Instrumenten sind in gewissem Sinne künstlich, weil sie falsche Farben verwenden, um unsichtbare Frequenzen darzustellen. (Wenn Sie tatsächlich zu diesen Orten im Weltraum reisen würden, würden sie anders aussehen.) Arcand und das SYSTEM Sounds-Team übersetzen Bilddaten im Infrarot- und Röntgenwellenlängenbereich in Töne und nicht in optische Farben. Sie nennen diese „Sonifikationen“ und sollen eine neue Möglichkeit bieten, kosmische Phänomene wie die Geburt von Sternen oder die Wechselwirkungen zwischen Galaxien zu erleben.
Die Übersetzung eines 2D-Bildes in Töne beginnt mit den einzelnen Pixeln des Bildes. Jedes kann verschiedene Arten von Daten enthalten – etwa Röntgenfrequenzen von Chandra und Infrarotfrequenzen von Webb. Diese können dann auf Schallfrequenzen abgebildet werden. Jeder – sogar ein Computerprogramm – kann eine 1:1-Konvertierung zwischen Pixeln und einfachen Pieptönen und Boops durchführen. „Aber wenn man versucht, eine wissenschaftliche Geschichte des Objekts zu erzählen“, sagt Arcand, „kann Musik dabei helfen, diese Geschichte zu erzählen.“
Hier kommt Matt Russo, ein Astrophysiker und Musiker, ins Spiel. Er und seine Kollegen wählen ein bestimmtes Bild aus und geben die Daten dann in eine Tonbearbeitungssoftware ein, die sie in Python geschrieben haben. (Es funktioniert ein bisschen wie GarageBand.) Wie kosmische Dirigenten müssen sie musikalische Entscheidungen treffen: Sie wählen Instrumente aus, die bestimmte Wellenlängen repräsentieren (z. B. eine Oboe oder Flöte, um das nahe oder mittlere Infrarot darzustellen) und welche Objekte, auf die man die Aufmerksamkeit des Zuhörers lenken soll, in welcher Reihenfolge und mit welcher Geschwindigkeit – ähnlich einem Schwenk über eine Landschaft.
Sie führen den Zuhörer durch das Bild, indem sie die Aufmerksamkeit auf jeweils ein Objekt oder eine ausgewählte Gruppe lenken, sodass sie von anderen Dingen im Bild unterschieden werden können. „Man kann nicht alles, was im Bild ist, durch Ton darstellen“, sagt Russo. „Man muss die Dinge hervorheben, die am wichtigsten sind.“ Sie könnten beispielsweise eine bestimmte Galaxie innerhalb eines Clusters, den sich entfaltenden Arm einer Spiralgalaxie oder einen explodierenden hellen Stern hervorheben. Sie versuchen auch, zwischen Vorder- und Hintergrund einer Szene zu unterscheiden: Ein heller Stern in der Milchstraße könnte ein krachendes Becken auslösen, während das Licht entfernter Galaxien eher gedämpfte Töne auslösen würde.