Experten haben zwei neue visuelle und akustische Erlebnisse geschaffen, um die Komplexität und Schönheit einer kompakten Galaxiengruppe namens Stephans Quintett zu erkunden. Die geführte dreidimensionale Visualisierung untersucht die Galaxien – ihre Strukturen, Eigenschaften und Wechselwirkungen –, die von einigen der großen Observatorien der NASA in mehreren Lichtwellenlängen erfasst wurden.
Die Sonifikationen scannen zweidimensionale Bilder des Quintetts und übersetzen die Daten in Klang, um die Tiefe und den Reichtum dieser komplexen Umgebung zu offenbaren.
Anhand der vom Hubble-Weltraumteleskop, dem Spitzer-Weltraumteleskop, dem Chandra-Röntgenobservatorium und dem James-Webb-Weltraumteleskop gesammelten Daten kamen Astronomen und Visualisierungsspezialisten aus mehreren Institutionen zusammen, um zwei neue einzigartige Sinneserlebnisse einer kompakten Gruppe von Galaxien zu schaffen, die als bekannt sind Stephans Quintett: a Video, das die Zuschauer anleitet durch eine dreidimensionale Visualisierung der Galaxien und Audiospuren basierend auf zweidimensionalen Beobachtungsbildern.
Diese ergänzen die zuvor entwickelte Multiwellenlängenbilder, ein großer taktiler/akustischer Anzeigetisch und kleine taktile Bilder, die das gesamte Sinneserlebnis von Stephans Quintett verstärken. Diese Ressourcen sind die neuesten in einer größeren Produktreihe, die es Benutzern ermöglicht, das Universum mit verschiedenen Methoden zu erkunden.
Frühere Beispiele umfassen eine Visualisierung von Eta Carinae und Sonifikationen von Webbs ersten Vollfarbbildern und -spektren.
Diese Visualisierung erforscht die Galaxiengruppe Stephans Quintett anhand von Beobachtungen im sichtbaren, Infrarot- und Röntgenlicht. Die Sequenz vergleicht Bilder des Hubble-Weltraumteleskops, des Spitzer-Weltraumteleskops, des Webb-Weltraumteleskops und des Chandra-Röntgenobservatoriums der NASA, um Einblicke in das gesamte elektromagnetische Spektrum zu gewinnen. Das Video untersucht die Gruppierung in drei Dimensionen und zeigt die Entfernungen der Galaxien, verschiedene Formen und die Wechselwirkungen zwischen ihnen. Insbesondere die gestreckten und verzerrten galaktischen Strukturen sowie ein Grat hochenergetischer Emissionen weisen darauf hin, dass innerhalb der Gruppe eine Hochgeschwindigkeitskollision stattgefunden hat. Ansichten mit mehreren Wellenlängen ermöglichen kontrastierende und komplementäre Studien dieser komplexen kompakten Gruppe. Bildnachweis: Frank Summers (STScI), Alyssa Pagan (STScI), Joseph DePasquale (STScI), Leah Hustak (STScI), Joseph Olmsted (STScI), Greg Bacon (STScI)
Durch die Bereitstellung zahlreicher Ansätze zum Verständnis der Daten und Erkenntnisse der Astronomen kann der Zugang zum Universum für Mitglieder der Öffentlichkeit mit unterschiedlichen Lernbedürfnissen und -stilen erweitert werden. „Dank dieser interinstitutionellen Zusammenarbeit namens „Universum of Learning“ der NASA können wir diese Multiwellenlängen-, Multiformat- und Multisensorik-Erlebnisse erkunden, um der Öffentlichkeit Astronomie zu präsentieren“, sagte Gordon Squires, Leiter für Kommunikation und Bildung vom IPAC am Caltech Pasadena, Kalifornien. „Einen entfernten Teil unseres Universums sehen, hören und berühren zu können, ist eine seltene und wunderbare Erfahrung.“
Stephans Quintett wurde aus einer Vielzahl von Gründen für diese Interpretationsbemühungen ausgewählt, darunter die Bandbreite der vorhandenen Beobachtungen weltraumgestützter Teleskope (einschließlich Webb) und die starke, vielschichtige wissenschaftliche Geschichte, die aus dieser speziellen Galaxiengruppe herausgearbeitet werden kann.
Betrachter der Visualisierung können an einer geführten Erkundungstour teilnehmen und erfahren, wie die Beobachtung verschiedener Arten von Licht dieser Galaxien – im gesamten elektromagnetischen Spektrum von Infrarot bis Röntgenstrahlung – charakteristische Merkmale des Quintetts offenbaren kann.
Das fünfminütige Video befasst sich mit jeder der fünf Galaxien, den verschiedenen Galaxientypen innerhalb der Gruppe sowie den gravitativen Wechselwirkungen und Beziehungen zwischen ihnen.
„Das Visualisierungsteam begann mit den wissenschaftlichen Beobachtungen der verschiedenen Teleskope und wandte dann einige der gleichen Software, die Hollywood in seinen Spielfilmen verwendet, auf die Daten an“, sagte Visualisierungswissenschaftler Frank Summers vom Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland. und AstroViz-Projektleiter für das Universe of Learning-Programm der NASA. Summers leitete das Team, das das Video entwickelt hat. „Diese Kombination schafft ein filmisches Lernerlebnis, das Intellektuelles und Emotionales in einer Präsentation vereint und so eine stärkere Wirkung auf das Publikum hat.“
Die Betrachtung von Stephans Quintett in 3D offenbart Informationen, die aus einer 2D-Perspektive nicht zugänglich sind, wie zum Beispiel die Entfernung zwischen den Galaxien und die Wechselwirkungen zwischen ihnen. Beispielsweise ist eine Galaxie (NGC 7320) tatsächlich viel näher an der Erde als die anderen, und eine andere Galaxie (NGC 7318B) erfährt gerade eine Kollision mit hoher Geschwindigkeit.
„Der Wechsel von einem 2D-Bild zu einem 3D-Medium kann den Zuschauern helfen, die Struktur von Stephans Quintett wirklich zu verstehen“, sagte Summers. „Jedes Observatorium, das Zeit damit verbracht hat, diese fünf Galaxien zu untersuchen, hat es uns ermöglicht, vielfältige Erkenntnisse zu gewinnen und umfassendere Geschichten über diese komplexe, kompakte Gruppe zu formulieren.“
Während die Erkundung von Stephans Quintett durch eine 3D-Visualisierung dem Betrachter eine neue visuelle Perspektive eröffnen kann, dienten die Pixel des 2D-Bildes mit mehreren Wellenlängen als wissenschaftliche Karte und ebneten den Weg zu einem Audioerlebnis. Dieser Prozess der Übertragung und Darstellung der Daten durch Klang wird als Sonifikation bezeichnet.
„Die Astronomie war schon immer sehr visuell, aber es gibt keinen Grund, warum wir die Daten allein auf diese Weise darstellen müssen“, sagte Kimberly Arcand, Visualisierungswissenschaftlerin am Chandra X-ray Center in Cambridge, Massachusetts, die die Entwicklung von Sonifikationen leitet für das Universe of Learning der NASA. „Bei dieser Art der Darstellung wird die wissenschaftliche Geschichte von Stephans Quintett – der tiefe, dichte und schöne Datensatz – in ein Hörerlebnis übersetzt.“
Jede Spur ist mit dem entsprechenden 2D-Bild der Galaxiengruppe gekoppelt, und Benutzer können mitverfolgen, wie das Bild von oben nach unten gescannt wird, wobei die Datenpunkte durch Ton „freigegeben“ werden.
Bei so vielen Ebenen hat der Benutzer die Entscheidungsfreiheit darüber, wie er sich die Informationen anhört. Der Teilnehmer kann wählen, ob er Solos der einzelnen Wellenlängen hören möchte, die von den jeweiligen Observatorien gesammelt wurden, oder ob er sich die vollständige, harmonisierende Mehrwellenlängenversion anhören möchte. Die Fülle an Instrumenten in der Klangspur mit mehreren Wellenlängen erzeugt ein symphonisches Erlebnis.
Bestimmte Instrumente sind bestimmten Objekten zugeordnet: Die Marimba aus synthetischem Glas stellt die von Webb eingefangenen Hintergrundgalaxien und Vordergrundsterne dar, während die Sterne mit Beugungsspitzen durch Crash-Becken dargestellt werden. Den fünf Hauptgalaxien wurden sanft wechselnde synthetische Töne zugeordnet, während die von Chandra beobachteten Röntgenstrahlen einen eher synthetischen Saitenklang aufweisen.
„Wenn Daten für einen anderen Sinn übersetzt werden, in diesem Fall in Ton, entsteht die Möglichkeit, diese Informationen auf andere Weise zu verarbeiten“, erklärte Arcand. „Die Sonifikation bietet einen Moment, um darüber nachzudenken, wo sich dieses Objekt in der größeren Raumumgebung befindet, und kann auch bestimmte Aspekte der Daten hervorheben, die auf den ersten Blick vielleicht nicht erkennbar waren. Durch den Klang kann der Zuhörer ein Gefühl dafür bekommen.“ einer superlustigen Tanzparty: vier eng interagierende Galaxien und eine Art introvertierte Galaxie etwas weiter entfernt.
Für Christine Malec, ein Mitglied der Blinden- und Sehbehindertengemeinschaft, die dieses Projekt unterstützt, bieten die Sonifikationen eine zugängliche und viszerale Möglichkeit, sich mit der Astronomie auseinanderzusetzen. „Sonifikationen bieten mir eine sensorische Möglichkeit, das Ausmaß und die Kraft astronomischer Phänomene zu erleben“, sagte Malec. „Sie sind eine Einladung an blinde und sehbehinderte Menschen, zuzuhören, zu genießen und dann durch Lesen tiefer zu gehen, um zu verstehen, was genau gehört wird.“
Obwohl es sich um zwei unterschiedliche Modalitäten handelt, wirken das Visualisierungsvideo und die Sonifikationen von Stephans Quintett auf komplementäre Weise und unterstützen letztendlich ein tieferes Verständnis und eine größere Wertschätzung für dieses Wunder im Universum.
Zur Verfügung gestellt vom Space Telescope Science Institute