Nghe thấy vũ trụ: Khi dữ liệu không gian được biến thành âm thanh

Một chuỗi podcast của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) mang tên Expedition Sound đã biến những dòng dữ liệu khô khan từ các tàu vũ trụ thành những "bản giao hưởng" có thể nghe thấy, mở ra cách tiếp cận mới với vũ trụ. Thay vì chỉ nhìn qua biểu đồ và hình ảnh, các nhà khoa học hiện nay dùng sonification — kỹ thuật chuyển đổi dữ liệu thành âm thanh — để "nghe" những bí ẩn của Mặt Trời, hành trình bay tới sao Thủy, những dao động của các vì sao xa xôi và cả những gợn sóng không-thời gian. [1]

Tại sao lại biến dữ liệu thành âm thanh?

Theo podcast Expedition Sound của ESA, ý tưởng cốt lõi là âm thanh có thể làm cho thiên văn học dễ tiếp cận hơn. Khác với ánh sáng hay hình ảnh yêu cầu sự quan sát trực tiếp, âm thanh cho phép con người nhận diện mẫu thức, nhịp độ và sự thay đổi cường độ theo một cách tự nhiên — giống như cách ta nhận biết giọng nói hay tiếng xe cộ mà không cần nhìn. Điều này đặc biệt quan trọng đối với những người khiếm thị, vì lắng nghe mở ra một "cánh cửa có ý nghĩa đặc biệt" để họ tham gia khám phá không gian, như nhà thiên văn học mù Nic Bonne và sinh viên khiếm thị Ben Ruggles đã chia sẻ trong chương trình. [1]

Nghe "tiếng pháo hoa" Mặt Trời qua Solar Orbiter

Tập đầu tiên của Expedition Sound đưa người nghe đến gần Mặt Trời nhờ sonification được tạo từ dữ liệu của sứ mệnh Solar Orbiter do ESA dẫn dắt. Cùng nhà khoa học dự án Miho Janvier, chương trình khám phá những bí ẩn mà Solar Orbiter đang nghiên cứu, đồng thời cho thấy âm thanh có thể giúp dữ liệu thiên văn trở nên dễ tiếp cận hơn. Nhà thiên văn học mù và nhà truyền thông khoa học Nic Bonne chia sẻ về cách âm thanh mở ra một phương thức khác để khám phá thiên văn học. Những "tiếng pháo hoa" trong tập podcast là kết quả của việc chuyển dữ liệu thành âm thanh, chứ không phải bản ghi âm thanh truyền đến từ Mặt Trời. [1]

Cảm nhận hành trình bay tới sao Thủy với BepiColombo

Tập thứ hai sử dụng sonification dựa trên dữ liệu của sứ mệnh BepiColombo (hợp tác ESA/JAXA) để mô phỏng trải nghiệm "bay trên tàu vũ trụ" tiến gần sao Thủy. Nhà khoa học dự án Geraint Jones cùng chương trình khám phá những bí ẩn mà BepiColombo sẽ làm sáng tỏ về hành tinh đá nhỏ này. Sonification đưa người nghe đến gần hơn với cảm giác du hành trên một tàu vũ trụ, bằng cách chuyển dữ liệu của sứ mệnh thành trải nghiệm âm thanh thay vì khẳng định rằng người nghe đang trực tiếp nghe thấy môi trường quanh tàu. Tập này cũng giới thiệu Ben Ruggles, sinh viên khiếm thị đang thực hiện nghiên cứu khoa học bằng âm thanh tại Đại học Portsmouth. [1]

Nhịp đập của các vì sao: Gaia và dao động sao

Tập ba đi sâu vào Dải Ngân hà qua dữ liệu của sứ mệnh Gaia. Sonification ở đây biến những dao động của các vì sao — được gọi là "starquakes", có thể hiểu là các dao động sao — thành âm thanh. Theo nghiên cứu sinh Sarah Kane, một nhà nghiên cứu khiếm thị, việc lắng nghe dữ liệu Gaia giúp tìm hiểu quá trình tiến hóa của sao và cho thấy âm thanh có thể hỗ trợ những người có thị lực hạn chế tham gia nghiên cứu. Nhà khoa học dự án Plato, Maximilian Günther, cũng đưa người nghe vượt ra ngoài Hệ Mặt Trời để khám phá những thế giới ngoại hành tinh. Các dao động sao trong tập này được trình bày như một cách tiếp cận dữ liệu, không phải âm thanh thực tế phát ra từ các vì sao. [1]

Sóng hấp dẫn và hiệu ứng thấu kính: Euclid và LISA

Tập cuối khám phá những vùng không gian sâu thông qua sonification lấy cảm hứng từ quan sát "nhẫn Einstein" của sứ mệnh Euclid. Nhà khoa học dự án Valeria Pettorino trình bày về thấu kính hấp dẫn, các nhẫn Einstein và cấu trúc quy mô lớn của vũ trụ; đây là những hiện tượng liên quan đến cách trọng lực làm cong không-thời gian và bẻ cong đường truyền của ánh sáng. Song song đó, nhà nghiên cứu Lorenzo Speri trình bày cách âm thanh có thể giúp con người hiểu các sóng hấp dẫn và những khám phá tương lai của sứ mệnh LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Những gợn sóng không-thời gian này có thể được biểu diễn bằng âm thanh dạng "trượt" (chirp), nhưng bản sonification vẫn là cách mã hóa dữ liệu chứ không phải bản thu trực tiếp trong không gian. [1]

Sonification: Công cụ nghiên cứu, không phải bản thu thực tế

Một điểm then chốt được nhấn mạnh xuyên suốt series là sonification là phương pháp mã hóa dữ liệu (data encoding), không phải việc ghi âm thanh truyền trong chân không — vì âm thanh cơ học không thể lan truyền trong môi trường hư không. Mỗi bản sonification đều là kết quả của các lựa chọn thiết kế: ánh xạ từ đại lượng vật lý (từ trường, mật độ, tần số dao động, độ cong không-thời gian) sang tham số âm thanh (pitch, volume, timbre, stereo position). Những lựa chọn này do nhóm khoa học và chuyên gia sonification thương lượng để tối ưu cho mục đích: phát hiện mẫu thức, hỗ trợ người khiếm thị, hay truyền cảm hứng công chúng. Do đó, cùng một tập dữ liệu có thể tạo ra nhiều bản sonification khác nhau tùy theo câu hỏi khoa học đang truy tìm. [1]