00 Ondas Gravitacionales

Ondas de espacio-tiempo que viajan por el Universo.

Según la teoría de la Relatividad General, la gravedad es una manifestación de la curvatura del espacio-tiempo. Ciertos eventos cósmicos, como la colisión de agujeros negros, pueden crear ondas de curvatura que viajan por el Universo: estas son las ondas gravitacionales. Su existencia fue predicha por Albert Einstein en 1916, y fueron medidas por primera vez en 2015.

Consideremos una binaria de agujeros negros. Al orbitar entre sí, la binaria emite ondas gravitacionales cuya frecuencia es proporcional a la frecuencia a la cual orbitan: mientras más rápido giran, mayor es la frecuencia de la onda emitida. Durante su evolución, la órbita se encoge y el par gira cada vez más rápido, lo que resulta en que la onda gravitacional sube de frecuencia y de amplitud.

01 Kosmófono

Binarias de agujeros negros: base de un instrumento de música y visuales generativas.

Kosmófono es un instrumento digital y audiovisual donde los usuarios pueden crear, en tiempo real, pares de agujeros negros, ver sus órbitas, y escuchar las ondas gravitacionales que emanan de ella. El usuario puede variar a su gusto los parámetros físicos que definen las binarias, volviéndose creador de un Universo audiovisual único.

Al generar una binaria, se activa una señal acústica cuya frecuencia sigue la evolución temporal de las frecuencias de la onda gravitacional. El Kosmófono es un instrumento de música y visuales generativas, donde la pieza se genera algorítmicamente a partir de los parámetros iniciales de la binaria y de las reglas de evolución de la física gravitacional.

Los agujeros negros emiten ondas cuya frecuencia varía de manera continua; en el Kosmófono, esas frecuencias se cuantizan dentro de una escala musical a elección. Mientras una órbita circular emite una sola frecuencia, las órbitas elípticas emiten una serie de armónicos de la frecuencia orbital.

02 Los Controles

Como controlar las binarias.

El rango de los controles está diseñado para que contenga binarias que emiten en el rango audible (de 20 a 20.000 Hz) y que, al menos, emitan por orden de minutos en todo ese espacio de frecuencias. Ciertas combinaciones resultan en ondas no audibles (infrasonido o ultrasonido), además de binarias que emiten durante cientos o miles de días.

En esta gráfica, cada par creado se mueve horizontalmente, de izquierda a derecha. La separación inicial (a) define la frecuencia inicial, y por lo tanto el extremo izquierdo del recorrido en el espacio de frecuencia. Mientras las órbitas se encogen, la binaria se mueve hacia la derecha, hasta llegar a su máxima frecuencia de emisión f_fus en el momento de fusión.

Veamos con un poco más de detalle qué hace cada parámetro de las binarias.

03 Dos Relojes

Dos relojes: visuales y ritmo.

Las binarias que emiten en el rango audible van a una velocidad tan grande que el ojo humano no puede seguir su movimiento. Para tener la sensación de movimiento y de correspondencia entre frecuencia orbital y frecuencia emitida, Kosmófono tiene un modo de reloj lento, que disminuye proporcionalmente la velocidad en unos pocos giros por segundo.

El reloj lento también abre el espectro de posibles curvas de frecuencia. Tal como lo demostrara Johannes Kepler, en las órbitas excéntricas los cuerpos se mueven más rápido cuando están cerca unos de otro, y más lento cuando están lejos. Esto quiere decir que podemos definir una frecuencia orbital instantánea, que es proporcional a la velocidad instantánea del par. Si atribuimos la frecuencia de emisión a la frecuencia instantánea, entonces las curvas de frecuencias emitidas ya no son estrictamente crecientes (o decrecientes en el caso de antigravedad).En el reloj lento, las curvas de frecuencia van a mostrar un carácter ondulatorio.

Con distintos relojes hay distintas visuales; además, la órbita misma se puede dibujar de varias maneras, independientes del reloj. Las órbitas reales apilan cada vuelta completa como una curva cerrada. Las órbitas lineales conectan puntos cuadro por cuadro sin interpolar. El barrido dibuja líneas entre la posición de los agujeros negros y sus posiciones iniciales. Líneas de color es como órbitas lineales pero asignando un color a las frecuencia emitida (rojo/grave, violeta/agudo).