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Spazio e Scienze

Sapevate che la luce delle stelle può suonare una vera melodia?

Metti insieme un gruppo di ricercatori, un computer e uno dei più imponenti cataloghi di dati mai realizzati. Ciò che ne uscirà potrebbe essere davvero sorprendente. Ciò che vi presento oggi, infatti, non è la solita notizia relativa a strani buchi neri o nuovi pianeti extrasolari. Bensì voglio mostrarvi un lavoro davvero curioso e divertente, dal quale però è anche possibile imparare parecchie cose interessanti.

Il catalogo in questione è quello realizzato per mezzo del satellite Gaia, del quale abbiamo già avuto modo di discutere in passato. Nello specifico, mi riferisco a quella parte del database di Gaia contenente esclusivamente le curve di luce, ovvero serie di dati che descrivono come cambia la luminosità di un oggetto variabile nel tempo.

Galeotta fu la conferenza ADASS (Astronomical Data Analysis Software and Systems), tenutasi lo scorso novembre presso l’Università del Maryland di Baltimora. In particolare, nel corso della conferenza, si è tenuto un hackathon, in cui diversi gruppi di partecipanti al meeting erano invitati a lavorare su un problema specifico o a sviluppare nuove idee.

Gaia, fonte ESA

Dal lavoro di uno di questi gruppi è saltato fuori un progetto pazzo, divertente e allo stesso tempo geniale, a suo modo. Grazie ad esso potrete produrre “musica” per mezzo di dati astronomici. Potete trovare qui ciò che i ricercatori in questione hanno realizzato. Vediamo di cosa si tratta.

Questa semplice e spartana pagina web include il visualizzatore Aladin Lite. Si tratta di uno strumento professionale molto utilizzato dagli astronomi, realizzato dal CDS di Strasburgo, e costituisce la versione web del più potente Aladin per desktop. Tramite questo strumento è possibile visualizzare immagini del cielo di varie survey, in diverse bande ottiche, come ad esempio quelle della SDSS. Contemporaneamente è possibile evidenziare sulle immagini vari cataloghi, come quello di Gaia, tanto per restare in tema. Facendo clic su uno degli oggetti evidenziati, si aprirà un pop-up con i dati disponibili nel catalogo per quella particolare sorgente, ad esempio le sue coordinate, la parallasse, la magnitudine e così via.

Tornando al nostro lavoro, sulla base di Aladin Lite, sono visualizzati, tramite dei punti neri, una classe specifica di sorgenti variabili presenti nel catalogo di Gaia, ovvero quella delle stelle Cefeidi. In generale, le variabili sono stelle che per varie ragioni cambiano la loro luminosità nel tempo, a volte in maniera perfettamente regolare, a volte meno. Ad esempio, può trattarsi di stelle che hanno abbandonato la cosiddetta sequenza principale, ovvero la fase centrale e più lunga della loro vita, in cui viene bruciato l’idrogeno, e che attraversano fasi di instabilità dovute ai processi successivi che portano alla fase di gigante rossa.

Nel caso particolare delle Cefeidi, si tratta di oggetti fondamentali per la ricerca astronomica. Infatti esse esibiscono una variazione periodica estremamente regolare e dal profilo pressoché noto, dovuta a fenomeni di instabilità negli strati superficiali dell’astro. Questo periodo di oscillazione è collegato direttamente alla luminosità assoluta dell’astro, ovvero la quantità di luce che la stella emette indipendentemente dalla sua distanza. Misurando dunque il periodo, e la luminosità apparente (ovvero quella che osserviamo noi dalla Terra), è possibile misurare con buona precisione la distanza della stella, attraverso una formula che gli astronomi chiamano modulo di distanza. Ciò è di importanza fondamentale, poiché la misura delle distanze in astronomia è uno dei problemi più complessi e maggiormente affetti da incertezze. Le Cefeidi, oltre che fornire una misura affidabile della propria distanza, possono essere usate come calibratori per altri metodi, creando la cosiddetta scala delle distanze cosmiche.

Ad ogni modo, gli autori del lavoro hanno utilizzato la sequenza della curva di luce per produrre musica da essa, associando una melodia generata a partire dai punti della curva di luce stessa. Non solo, selezionando due ulteriori sorgenti è possibile aggiungere percussioni e bassi, generando veri e propri motivetti, nati dalla luce delle stelle.

Tramite il grafico posto sulla destra della schermata, che visualizza le curve di luce selezionate, è possibile anche ottenere informazioni supplementari, utilizzando i tool esterni tramite le icone in alto a destra. Ovviamente è possibile proseguire nella selezione, ripetendo il ciclo melodia-percussioni-bassi, mentre facendo click sul campo stellare vuoto si resetterà il tutto.

Decisamente non male per un tool sviluppato in poche ore di hackathon. Soprattutto è la dimostrazione di come ci si possa divertire con la Scienza, e in particolare con l’astronomia, utilizzando strumenti e dati che sono liberamente disponibili a tutti. Tutto ciò fornisce lo spunto per avvicinare le persone al cielo, stimolare la curiosità e imparare nuove cose, oltre che cogliere qualche dettaglio del lavoro di un astronomo moderno. Un lavoro che forse è meno romantico rispetto a quanto ci si aspetterebbe, non tanto basato su notti stellate a osservare il cielo con un telescopio, ma bensì davanti a un computer con tabelle di dati, software bizzarri e linguaggi di programmazione.

Infine, trovo che l’idea di poter ottenere in qualche modo una musica dalla luce delle stelle, confermi ancora una volta quanto perfetta e sorprendente sia l’armonia delle leggi che regolano l’Universo. Dopotutto, forse quel lato romantico dello scrutare il cielo e i suoi misteri, non si è perso del tutto dietro le righe di codice.

Antonio D’Isanto è dottorando in astronomia presso l’Heidelberg Institute for Theoretical Studies in Germania. La sua attività di ricerca si basa sulla cosiddetta astroinformatica, ovvero l’applicazione di tecnologie e metodologie informatiche per la risoluzione di problemi complessi nel campo della ricerca astrofisica. Si occupa inoltre di reti neurali, deep learning e tecnologie di intelligenza artificiale ed ha un forte interesse per la divulgazione scientifica. Da sempre appassionato di sport, è cintura nera 2°dan di Taekwondo, oltre che di lettura, cinema e tecnologia. Siamo felici di annunciarvi che collabora con Tom’s Hardware per la produzione di contenuti scientifici.

Come siamo arrivati a scoprire quello che sappiamo dell’Universo? Leggete il libro Oltre la Via Lattea. Gli scienziati che hanno misurato l’universo.