2023年9月，帕洛斯弗迪斯高中高三学生VanyaAgrawal正在寻找一个科学研究项目。“我从很小的时候就对音乐感兴趣，过去几年，我也对物理和天文学产生了兴趣，”Agrawal说。“我原本打算将这两门学科作为独立的学科来学习，但后来我开始想知道是否有办法将两者结合起来。”
进入数据声化。正如研究人员设计图形、图表或散点图来创建数据的视觉映射一样，他们也可以通过将数据渲染为声音来开发数据的音频映射。他们不是画一个点(或任何其他视觉符号)来对应数据点，而是录制一个音调。
当然，这在科学研究中非常罕见，但确实有人做过。好奇心被激发了，阿格拉沃尔很快就找到了这些声音化的例子。例如，1994年，听觉研究员格雷戈里·克莱默(GregoryKramer)将地震数据集声音化，从而检测到仪器错误;而2014年，AuralabTechnologies的首席执行官兼联合创始人罗伯特·亚历山大(RobertAlexander)将光谱数据集转换为声音，发现参与者只需聆听就能始终如一地识别波形。
这些科学声音化技术是否让你想坐在音乐厅里，沉浸在它们创造的音乐中?好吧，当你在天体物理学杂志上看到超新星的散点图时，你是否会想，“这在学术期刊上干什么?它应该挂在博物馆的墙上!”可能不常这样想。
这就是艺术努力的用武之地：以赏心悦耳的方式呈现科学信息。这是阿格拉沃尔的目标，他利用天体物理数据集创作音乐，吸引非科学观众，帮助他们了解宇宙的新发现。
Agrawal首先联系了天文学教授MansiKasliwal(2011年博士生)，他是Agrawal的家庭朋友，希望找到合适的数据集来进行声化。她很快就联系了Zwicky瞬变设施(ZTF)团队的研究员ChristofferFremling。ZTF使用加州理工学院帕洛玛天文台SamuelOschin望远镜上的广角相机，每两天扫描一次北半球可见的整个天空，如果天气允许，观察太空中的动态事件。
ZTF观测到的许多动态事件都是超新星，即濒死恒星的爆炸。在Agrawal从Fremling那里收到的2018年3月至2023年9月的超新星观测数据集中，有超过8,000颗这样的超新星。她决定，每一次超新星探测都是她正在创作的音乐中的一个音符。
“我知道我可以修改音乐中音符出现的时间、音长、音高、音量以及演奏音符的乐器，”阿格拉沃尔说。“然后就是查看超新星观测数据集中测量的参数，确定哪些参数最重要，以及如何将它们与音乐特征相匹配。”
在弗雷姆林的意见下，阿格拉沃尔决定将与超新星观测相关的五个测量值进行声音化，即发现日期、光度、红移(光波长的可量化变化，表示光源与我们的距离)、爆炸持续时间和超新星类型。
“超新星的发现日期与音乐中出现相应音符的时间有着明显的相关性，”阿格拉沃尔说，“将超新星的持续时间与音符的持续时间相匹配，将超新星的类型与演奏音符的乐器类型相匹配，也是最有意义的。”至于其余参数，阿格拉沃尔“在红移和光度之间来回摇摆，这与音高或音量有关。但我最终决定让光度与音量相关，因为你可以把音量看作是听觉上的亮度。如果某物发出微弱的光，那就像是一种安静的声音，但如果它发出明亮的光，那就相当于响亮的声音。这样就剩下红移要转化为音高了。”
参数转换完成后，音高值会进行修改以增强音质。Redshift必须压缩为一个狭窄的音高范围，以便最终结果处于人耳可听见的最宽范围内。
根据阿格拉沃尔的说法，最初的结果并不理想。弗雷姆林也曾亲自尝试将声音与每颗超新星联系起来，但结果相同：他说，这种音乐“听起来一点也不好听”。
“我想我没有意识到8,000实际上有多少个音符，”阿格拉瓦尔说。“我当时肯定想象它会慢得多，而且分散得多，但在将数据转换成声音后，我听到了音符是多么密集。”
为了获得更稀疏的质感，阿格拉沃尔放慢了声音文件的节奏，将其长度延长到30分钟左右，然后开始处理和增强乐曲的音乐性。为了确保音乐能唤起人们对外太空的联想，阿格拉沃尔将音高圆润化，以适应所谓的利底亚增强模式，这是一种以全音开始的音阶，阿格拉沃尔说，“感觉不像普通的大调或小调音阶那样稳定和扎根。这类似于科幻音乐中的音阶，所以我认为它有利于表现宇宙的浩瀚。”然后，阿格拉沃尔添加了一个打击乐音轨、一个与数据集中的主要音高协调的和弦音轨，以及风声和扭曲的颤动等效果。
“这其中有一定的主观性，”阿格拉瓦尔说，“因为，当然，音乐并不是太空的实际声音，甚至在我开始添加音乐曲目之前也是如此。这是我与宇宙的互动，是我通过声音对宇宙的诠释。听听其他人如何将相同的数据声音化，如何与同一个宇宙互动，我会觉得很有趣。”
Agrawal的作品已在ZTF网站上发布，同时发布的还有一段超新星发现的短片，其中使用了Agrawal作品的部分内容作为背景音乐。但Agrawal的想象力远不止她的第一首作品：“显然，每个数据集的参数都会有所不同，但这种声音化处理可以应用于任何数据集。使用正确的算法，可以自动实时地创建声音化处理。这些作品可以发布在流媒体服务上或在天文馆内播放，帮助天体物理学发现接触更广泛的受众。”
在这些算法出现之前，Fremling、Agrawal和ZTF的外联协调员已经创建了所需的资源和教程，使任何人都能够将ZTF数据集声音化。目标是建立一个声音化库，可以提供给教育工作者、艺术家、科学参与中心、天文学可视化专业人士等，以改善和丰富科学的可访问性。所有资源均可用。
当然，新的数据将不断涌现，改变我们对超新星的看法，因此，以超新星为主题的音乐作品也将随之改变。“尽管人们从20世纪40年代和50年代就开始研究超新星，但就在过去的一两年里，我们发现了一种新型超新星，”弗雷姆林说。阿格拉沃尔需要在她的管弦乐队中引入另一种乐器。此外，超新星数据可以用不同的方式来解释。例如，弗雷姆林指出，“有些类型的超新星在绝对光度上天生就非常相似。它们的光度在数据集中有所不同(阿格拉沃尔在她的作品中将其转化为体积)，唯一的原因是这些超新星发生在距离我们帕洛玛天文台的不同距离处。”