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| Os períodos orbitais, frequências escalonadas e notas musicais das principais luas de Saturno. As frequências foram aumentadas em 27 oitavas de seus valores reais para que possam ser captadas por ouvidos humanos (foto cortesia de SYSTEM Sounds / NASA / JPL-Caltech / Elisabetta Bonora / Marco Faccin) |
A conversão para música é tornada possível por ressonâncias orbitais, que ocorrem quando dois objetos executam diferentes números de órbitas completas ao mesmo tempo, de modo que continuem retornando à sua configuração inicial. Os rebocadores gravitacionais rítmicos entre eles os mantêm bloqueados em um padrão de repetição apertado que também pode ser convertido diretamente em harmonia musical.
"Onde há ressonância, há música, e nenhum outro lugar no sistema solar está mais cheio de ressonâncias do que Saturno", diz Russo.
A nave espacial Cassini vem coletando dados enquanto orbita em Saturno desde a sua chegada em 2004 e agora está no auge de uma espiral final. Ele irá mergulhar no próprio planeta em 15 de setembro para evitar contaminar qualquer uma das suas luas.
Russo foi acompanhado pelo astrofísico Dan Tamayo, pesquisador pós - docente da CITA e no Centro de Ciências Planetárias da U de T Scarborough, e juntos conseguiram tocar música com um instrumento com mais de um milhão de quilômetros de comprimento. As notas musicais e os ritmos provêm do movimento orbital das luas de Saturno, juntamente com as órbitas dos trilhões de pequenas partículas que compõem o sistema do anel.
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| Uma escultura em madeira do sistema de anel principal de Saturno projetado para deficientes visuais. Eles serão capazes de sentir muitas estruturas complexas dentro dos anéis enquanto também estão ouvindo sua forma em áudio. (Foto cortesia de SYSTEM Sounds) |
Música das luas e anéis
Para a primeira peça que segue o mergulho final da Cassini, os pesquisadores aumentaram as frequências orbitais naturais das seis grandes luas internas de Saturno em 27 oitavas para chegar a notas musicais. "O que você ouve são as frequências reais das luas, deslocadas para a faixa auditiva humana", diz Russo. A equipe usou então uma simulação numérica de última geração do sistema lunar desenvolvido por Tamayo para tocar as notas resultantes sempre que uma lua completa uma órbita.
O sistema da lua tem duas ressonâncias orbitais que dão estrutura rítmica e harmônica à melodia de estilo de lullaby, de outra forma instável. As primeiras e as terceiras luas Mimas e Tethys estão trancadas em uma ressonância 2:1 para que Mimas orbite duas vezes por cada órbita de Tethys. O mesmo relacionamento liga as órbitas das segunda e quarta luas Enceledus e Dione, e a combinação dos dois ritmos simples cria padrões musicais interessantes à medida que se aproximam e estão fora da sincronia.
"Desde a duplicação, a frequência de uma nota produz a mesma nota uma oitava maior, as quatro luas internas produzem apenas duas notas diferentes perto de um quinto perfeito", diz Russo,"A quinta lua Rhea completa um acorde importante que é perturbado pela entrada ameaçadora da maior lua de Saturno , Titan".
Russo e Tamayo são acompanhados no projeto pelo músico de Toronto, e o colega de longa data de Matt, Andrew Santaguida. "Dan entende as ressonâncias orbitais tão profundas como qualquer um e Andrew é um assistente de produção de música. Meu trabalho é conectar esses dois mundos".
Titan realmente dá a sonda Cassini o impulso final que o envia para a morte no coração de Saturno. A música segue o vôo final da Cassini sobre o sistema do anel, convertendo as frequências orbitais constantemente crescentes dos anéis em um aumento dramático; O volume do tom aumenta e diminui juntamente com as bandas brilhantes e escuras observadas dos anéis. A morte de Cassini quando ele cai em Saturno é ouvida como uma queda final de um acorde de piano final, que foi inspirado pela musica"A Day in the Life" dos Beatles, no qual um acorde maior e rico segue um crescendo similarmente agudo.
Além da trilha sonora, Russo teve a ideia de trazer uma grande escultura de madeira para que as pessoas possam acompanhar a ponta dos dedos enquanto escutam. A escultura será parte de uma exposição de astronomia de áudio tátil no evento de angariação de fundos para os deficientes visuais em Toronto, no dia 15 de setembro, no mesmo dia em que a missão da Cassini está prevista para o fim.
Ressonâncias de Janus traduzidas para música
A segunda peça demonstra as escalas desempenhadas por Janus e Epimetheus, duas pequenas luas irregulares que compartilham uma órbita fora do sistema de anel principal de Saturno. Juntos, elas são um exemplo de ressonância 1:1, o único no sistema solar. A órbita do par a distâncias ligeiramente diferentes de Saturno, mas com uma diferença tão insignificante que trocam lugares a cada quatro anos. A composição simula os últimos meses da missão de Cassini, enquanto Janus está se aproximando de Epimetheus antes de roubar seu lugar em 2018. Juntas, as duas luas tocam um drone uníssono, mas com um ritmo constante que se repete a cada oito anos.
Russo tocou uma nota C # em seu violão uma vez por cada órbita, enquanto um violoncelo sustenta uma nota para cada ressonância dentro dos anéis.
"Cada anel é como uma corda circular, sendo continuamente curvado por Janus e Epimetheus enquanto eles se perseguem em torno de sua órbita compartilhada", diz Russo. Cassini recentemente capturou uma imagem de uma das ondulações que isso cria dentro dos anéis. Para transformar isso em música, Russo e Santaguida usaram as variações de brilho nesta imagem para controlar a intensidade do violão.
"As luas dançarinas de Saturno agora têm uma trilha sonora", diz Russo.
Fonte: Universidade de Toronto
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