Σάββατο, 13 Μαΐου 2017

Μια σύνθεση τζαζ από το σύστημα εξωπλανητών ΤRAPPIST-1. Exoplanet Puzzle Cracked by Jazz Musicians

A system of seven Earth-like exoplanets appeared to be unstable. Now their orbits have been rewritten in the music of the spheres.

Πριν από τρεις μήνες περίπου ανακοινώθηκε η ανακάλυψη του πλανητικού συστήματος TRAPPIST-1, το οποίο διαθέτει επτά εξωπλανήτες στο μέγεθος της Γης. Το σύστημα απέχει περίπου 40 έτη φωτός από τη Γη και βρίσκεται στον Αστερισμό του Υδροχόου. Τουλάχιστον τρεις από αυτούς τους εξωπλανήτες μπορεί να διαθέτουν ωκεανούς νερού στην επιφάνειά τους, συνεπώς θεωρούνται  ιδανικοί «στόχοι» για την αναζήτηση εξωγήινης ζωής στο μέλλον.

Ο Daniel Tamayo από το Πανεπιστημίου του Toronto και οι συνεργάτες του μελέτησαν τις συντονισμένες τροχιές των πλανητών του πολύπλοκου συστήματος TRAPPIST-1. Οι πλανήτες ενός συστήματος λέμε ότι κινούνται σε «συντονισμένες» τροχιές» όταν οι λόγοι των περιόδων περιφοράς τους έχουν το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό να βρίσκονται πολύ κοντά σε αναλογίες ακεραίων αριθμών (π.χ. 3:2, 4:3). Υπολόγισαν ότι το σύστημα σε περίπου ένα εκατομμύριο χρόνια θα γίνει ασταθές, ένα χρονικό διάστημα πολύ μικρότερο από τα δισεκατομμύρια έτη που πέρασαν από τον σχηματισμό του! Σε μια νέα δημοσίευση οι προσομοιώσεις τους δείχνουν ότι τελικά το σύστημα θα παραμείνει σταθερό για περίπου 50 εκατομμύρια χρόνια. Όμως ακόμα κι αυτό το νούμερο δεν μπορεί εξηγήσει το γιατί εμείς βλέπουμε ακόμα μια σταθερή διάταξη.

Ενώ λοιπόν ο Tamayo επεξεργαζόταν τις προσομοιώσεις του για το εξωπλανητικό σύστημα TRAPPIST-1, προσεγγίστηκε από τον Matt Russo, έναν συνάδελφο ερευνητή αλλά και κιθαρίστα της τζαζ, ο οποίος παρατήρησε ότι οι συντονισμοί του TRAPPIST-1 έδειχναν οικείοι με την μουσική θεωρία. Έτσι, οι Tamayo, Russo, και ο μουσικός Andrew Santaguida συνεργάστηκαν μεταξύ τους για να μετατρέψουν τις κινήσεις των εξωπλανητών του συστήματος TRAPPIST-1 σε μουσική σύνθεση.

Ο έβδομος πλανήτης h ολοκληρώνει μια περιφορά γύρω από το άστρο του κάθε 3 εβδομάδες. Αυξάνοντας την συχνότητα περιφοράς του 200 εκατομμύρια φορές και εκφράζοντας την σε ηχητικά κύματα, τότε παίρνουμε τη νότα ντο. Στη συνέχεια, εφόσον ο λόγος των περιόδων των εξωπλανητών είναι γνωστός (και μάλιστα σε αναλογία ακεραίων αριθμών), η συχνότητα περιφοράς του κάθε εξωπλανήτη αντιστοιχείται με κάποια νότα του πενταγράμμου. Όλες αυτές οι νότες μαζί σχηματίζουν την ματζόρε ένατη συγχορδία.

Στη συνέχεια, πρόσθεσαν στην σύνθεση και τον ρυθμό των τυμπάνων, που ακούγονται κάθε φορά που ένας εσωτερικός πλανήτης ξεπερνά τον εξωτερικό του γείτονα – τότε η βαρυτική δύναμη μεταξύ των δυο πλανητών παίρνει την μέγιστη τιμή της. Σε σύγκριση με τα κρουστά που παίζει ένας μουσικός, προκύπτει ένας σουπερ-δημιουργικός ντράμερ που παράγει έναν εντελώς πρωτότυπο ρυθμό. Η ίδια ερευνητική ομάδα σχεδιάζει να κάνει το ίδιο και με τους μεγάλους δορυφόρους του Δία. Αν και εκεί δεν παίρνουμε τον πλούσιο ήχο του συστήματος των εξωπλανητών.

We used a numerical simulation of TRAPPIST-1 to play a piano note every time a planet passes in front of the star (a 'transit') and a drum every time a faster inner planet overtakes its outer neighbour (a 'conjunction'). To assign pitches, we simply scaled up the orbital frequencies by 212 million times to bring them into the human hearing range. The TRAPPIST-1 system is a resonant chain which means that the periods of the planets' orbits are very close to whole number ratios (ex. 3:2, 4:3). This is exactly what makes two musical notes sound consonant when played together and as a result, TRAPPIST-1 creates a beautiful, but slightly twisted harmony. For the same reason, the transits and conjunctions occur in a steady, repeating pattern. The crackling sound heard towards the end is Kepler's K2 lightcurve data of the star's observed brightness sped up by many times. Created by Matt Russo, Dan Tamayo and Andrew Santaguida 2017.

Τελικά το πλανητικό σύστημα TRAPPIST-1, εκτός από το ενδιαφέρον που έχει από δυναμική άποψη, μας δίνει την ωραία και πρωτότυπη σύνθεση που ακούγεται στο βίντεο που ακολουθεί. Ο ήχος κροταλίσματος στο τέλος προκύπτει από την καμπύλη φωτός των δεδομένων της λαμπρότητας του μητρικού άστρου.

Άραγε θα βρεθεί εξωπλανητικό σύστημα που να αναπαράγει μια σύνθεση(*) σαν αυτή που ακούγεται στο φινάλε της ταινίας Whiplash;

(*) «Caravan» σύνθεση των Duke Ellington και Juan Tizol.