Menggunakan data dari Zwicky Transient Facility, siswa sekolah menengah California Selatan, Vanya Agrawal, menciptakan “musik luar angkasa” baru.

Pada September 2023, Vanya Agrawal, siswa SMA Palos Verdes, sedang mencari proyek penelitian sains.

“Saya tertarik pada musik sejak saya masih sangat muda, dan selama beberapa tahun terakhir, saya juga tertarik pada fisika dan astronomi,” kata Agrawal.

“Saya berencana untuk mengejar keduanya sebagai disiplin ilmu yang terpisah, tapi kemudian saya mulai bertanya-tanya apakah mungkin ada cara untuk menggabungkan keduanya.”

Sama seperti peneliti merancang grafik atau diagram atau plot sebar untuk membuat pemetaan visual atas datanya, mereka juga dapat mengembangkan pemetaan audio atas datanya dengan menjadikannya sebagai suara.

Daripada menggambar sebuah titik (atau simbol visual lainnya) untuk berhubungan dengan suatu titik data, mereka merekam sebuah nada.

Memang benar, hal ini sangat tidak biasa dalam penelitian ilmiah, namun hal ini telah dilakukan.

Keingintahuannya terusik, Agrawal segera menemukan contoh sonifikasi tersebut. Misalnya, pada tahun 1994, seorang peneliti pendengaran, Gregory Kramer, melakukan sonifikasi kumpulan data geoseismik, sehingga menghasilkan deteksi kesalahan instrumen.

Sementara pada tahun 2014, CEO dan salah satu pendiri Auralab Technologies, Robert Alexander, mengubah kumpulan data spektral menjadi suara dan menemukan bahwa peserta dapat secara konsisten mengidentifikasi pola gelombang hanya dengan mendengarkan.

Apakah sonifikasi ilmiah ini membuat Anda ingin duduk di ruang konser dan terhanyut oleh musik yang mereka ciptakan?

Nah, ketika Anda melihat sebaran supernova di jurnal astrofisika, apakah Anda berpikir, “Apa yang dilakukannya di jurnal akademis? Itu seharusnya ada di dinding museum!” Mungkin tidak sering.

Di sinilah upaya artistik berperan: menyajikan informasi ilmiah dengan cara yang menyenangkan mata atau telinga. Inilah tujuan Agrawal, menggunakan kumpulan data astrofisika untuk membuat musik yang dapat menarik penonton non-ilmiah dan membantu mereka terlibat dengan penemuan-penemuan baru tentang alam semesta.

Agrawal pertama kali mendekati Profesor Astronomi Mansi Kasliwal (PhD '11), seorang teman keluarga, untuk mencari tahu cara menemukan kumpulan data yang sesuai untuk disonifikasi.

Dia segera dihubungkan dengan Christoffer Fremling, staf ilmuwan yang bekerja dengan tim Zwicky Transient Facility (ZTF).

Dengan menggunakan kamera bidang pandang lebar pada Teleskop Samuel Oschin di Observatorium Palomar Caltech, ZTF memindai seluruh langit yang terlihat dari Belahan Bumi Utara setiap dua hari, jika cuaca memungkinkan, mengamati peristiwa dinamis di luar angkasa.

Banyak peristiwa dinamis yang diamati oleh ZTF adalah supernova, yaitu ledakan bintang-bintang yang sekarat.

Dalam kumpulan data yang diterima Agrawal dari Fremling tentang observasi supernova dari Maret 2018 hingga September 2023, terdapat lebih dari 8.000 di antaranya.

Dia memutuskan bahwa setiap deteksi supernova akan menjadi satu nada dalam musik yang dia buat.

“Saya tahu hal-hal yang dapat saya modifikasi tentang musik adalah kapan not tersebut muncul, durasinya, nadanya, volumenya, dan instrumen yang memainkan not tersebut,” kata Agrawal.

“Kemudian tinggal melihat parameter yang diukur dalam kumpulan data pengamatan supernova dan memutuskan mana yang paling signifikan dan bagaimana mencocokkannya dengan fitur musik.”

Dengan masukan dari Fremling, Agrawal memutuskan bahwa lima pengukuran yang terkait dengan pengamatan supernova yang akan dia sonifikasi adalah tanggal penemuan, luminositas, pergeseran merah (perubahan terukur dalam panjang gelombang cahaya yang menunjukkan jarak sumber cahaya dari kita), durasi ledakan, dan supernova.

“Tanggal penemuan supernova memiliki korelasi yang jelas dengan waktu munculnya nada terkait dalam musik,” kata Agrawal, “dan mencocokkan durasi supernova dengan durasi nada dan jenis supernova dengan jenisnya. instrumen yang memainkan nada juga paling masuk akal.”

Sedangkan untuk parameter lainnya, Agrawal “berbalik-balik dengan pergeseran merah dan luminositas, yang sesuai dengan nada atau volume. Namun saya akhirnya memutuskan untuk membuat luminositas berkorelasi dengan volume karena Anda dapat menganggap volume sebagai pendengaran yang setara dengan kecerahan."

"Jika sesuatu mengeluarkan cahaya redup, itu seperti suara pelan, tetapi jika mengeluarkan cahaya terang, itu berkorelasi dengan suara keras. Itu meninggalkan pergeseran merah untuk diterjemahkan ke dalam nada.”

Setelah parameter diterjemahkan, nilai nada diubah untuk menyempurnakan suara.

Pergeseran merah harus diringkas menjadi rentang nada yang ketat sehingga hasilnya berada dalam rentang yang paling terdengar oleh telinga manusia.

Hasil awalnya, menurut Agrawal, kurang euphonius. Fremling, yang telah mencoba sendiri dalam mengatur suara yang berhubungan dengan setiap supernova, mendapatkan hasil yang sama: Musiknya, katanya, “tidak terdengar bagus sama sekali.”

“Saya rasa saya tidak menyadari berapa sebenarnya jumlah uang kertas 8.000 itu,” kata Agrawal.

“Saya benar-benar membayangkannya menjadi jauh lebih lambat dan lebih tersebar, tapi setelah mengubah data menjadi suara, saya mendengar betapa padatnya nada-nada tersebut.”

Untuk mendapatkan tekstur yang lebih jarang, Agrawal memperlambat tempo file suara, memperpanjang durasinya menjadi sekitar 30 menit, dan kemudian mulai memanipulasi dan meningkatkan musikalitas lagu tersebut.

Untuk memastikan bahwa musiknya akan membangkitkan semangat luar angkasa, Agrawal membulatkan nada agar sesuai dengan apa yang dikenal sebagai mode augmented Lydian, sebuah tangga nada yang dimulai dengan nada utuh yang, kata Agrawal, “terasa kurang stabil dan mengakar dibandingkan tangga nada mayor atau minor biasa.

Ini mirip tangga nada dalam musik fiksi ilmiah, jadi menurut saya ini akan bermanfaat untuk mewakili luasnya ruang.”

Agrawal kemudian menambahkan trek perkusi, trek akord yang menyelaraskan nada-nada dominan dalam kumpulan data, dan efek-efek seperti suara angin dan obrolan yang terdistorsi.

“Ada unsur subjektivitas dalam hal ini,” kata Agrawal, “karena, tentu saja, musiknya tidak seperti apa sebenarnya suara ruang, bahkan sebelum saya mulai menambahkan trek musik. Ini adalah interaksi saya dengan alam semesta, interpretasi saya melalui suara."

"Saya tertarik mendengar bagaimana orang lain mengolah data yang sama, bagaimana mereka berinteraksi dengan alam semesta yang sama.”

Komposisi Agrawal telah dipublikasikan di situs ZTF, bersama dengan video pendek penemuan supernova yang menggunakan sebagian komposisi Agrawal sebagai musik latar.

Namun imajinasi Agrawal melampaui komposisi pertamanya: “Tentu saja parameternya akan berbeda untuk setiap kumpulan data, namun jenis sonifikasi ini dapat dilakukan dengan kumpulan data apa pun."

"Dan dengan algoritma yang tepat, sonifikasi dapat dibuat secara otomatis dan real time. Komposisi ini dapat dipublikasikan di layanan streaming atau diputar di planetarium, membantu penemuan astrofisika menjangkau khalayak yang lebih luas.”

Hingga algoritme tersebut muncul, Fremling, Agrawal, dan koordinator penjangkauan ZTF telah menciptakan sumber daya dan tutorial yang diperlukan agar siapa pun dapat melakukan sonifikasi kumpulan data ZTF.

Tujuannya adalah untuk membangun perpustakaan sonifikasi yang dapat ditawarkan kepada pendidik, seniman, pusat keterlibatan sains, profesional visualisasi astronomi, dan banyak lagi untuk meningkatkan dan memperkaya aksesibilitas terhadap sains. Semua sumber daya tersedia.

Tentu saja, data baru akan muncul dan mengubah perspektif kita tentang supernova, dan sebagai konsekuensinya, komposisi musik yang menampilkan supernova juga akan berubah.

“Hanya dalam satu atau dua tahun terakhir kami telah menemukan supernova jenis baru, meskipun orang telah mempelajari supernova sejak tahun 1940-an dan 1950-an,” kata Fremling. Agrawal perlu memperkenalkan instrumen lain ke dalam orkestranya.

Selain itu, data supernova dapat diinterpretasikan dengan berbagai cara.

Misalnya, Fremling mencatat, “beberapa jenis supernova pada dasarnya selalu sangat mirip dalam luminositas absolutnya."

"Satu-satunya alasan mengapa luminositasnya bervariasi dalam kumpulan data—yang telah diterjemahkan oleh Agrawal ke dalam volume dalam komposisinya—adalah karena supernova ini terjadi pada jarak yang berbeda dari observatorium kami di Palomar.”

Agrawal berangkat ke Universitas Washington di St. Louis pada musim gugur 2024, berencana untuk mengambil jurusan ganda di bidang musik dan astrofisika.