Convierten en música el movimiento de las lunas y anillos de Saturno

Después de siglos mirando con admiración y asombro ante la belleza de Saturno y sus anillos, ahora es posible escucharlos gracias a los esfuerzos de astrofísicos de la Universidad de Toronto.

"Para celebrar la 'Grand Finale' de la misión Cassini de la NASA el próximo mes, convertimos las lunas y anillos de Saturno en dos piezas de música", dice el astrofísico Matt Russo, investigador postdoctoral del Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica (CITA) en la Facultad de Artes & Ciencia en la Universidad de Toronto.

La conversión a la música es posible gracias a las resonancias orbitales, que se producen cuando dos objetos ejecutan diferentes números de órbitas completas al mismo tiempo, de modo que vuelven a su configuración inicial. Los estirones gravitacionales rítmicos entre ellos los mantienen encerrados en un patrón repetitivo ajustado que también puede convertirse directamente en armonía musical.

"Dondequiera que hay resonancia, hay música, y ningún otro lugar en el sistema solar está más lleno de resonancias que Saturno", dice Russo.

La sonda Cassini ha estado recolectando datos mientras orbitaba a Saturno desde su llegada en 2004 y ahora ésta se lanzará al planeta el 15 de septiembre para añadir hallazgos científicos y evitar contaminar cualquiera de sus lunas.

A Russo se le unió el astrofísico Dan Tamayo, investigador postdoctoral de CITA y el Centro de Ciencias Planetarias de la Universidad de Scarborough, y juntos pudieron tocar música con un instrumento de más de un millón de kilómetros de longitud. Las notas y los ritmos musicales vienen del movimiento orbital de las lunas de Saturno junto con las órbitas de los trillones de pequeñas partículas que componen el sistema anillos.

"Los anillos magníficos de Saturno actúan como una caja de resonancia que lanza ondas en lugares que armonizan con las muchas lunas del planeta, y algunos pares de lunas están encerrados en resonancias", dice Tamayo.

Para la primera pieza ('https://www.youtube.com/watch?v=UGnuDE7sINI'), que se inspira en la fase final de Cassini, los investigadores aumentaron las frecuencias orbitales naturales de las seis grandes lunas interiores de Saturno por 27 octavas para llegar a las notas musicales. "Lo que oyes son las frecuencias reales de las lunas, cambiadas a la audiencia humana", afirma Russo. El equipo utilizó una simulación numérica del sistema lunar desarrollado por Tamayo para reproducir las notas resultantes cada vez que una luna completa una órbita.

El sistema lunar tiene dos resonancias orbitales que dan una estructura rítmica y armónica a la melodía de estilo de canción de cuna por lo demás inestable. Las primeras y terceras lunas Mimas y Tethys están bloqueadas en una resonancia 2:1 de modo que Mimas orbita dos veces por cada órbita de Tethys. La misma relación vincula las órbitas de la segunda y cuarta lunas Encélado y Dione, y la combinación de los dos ritmos simples crea patrones musicales interesantes cuando caen dentro y fuera de sincronía.

"Dado que duplicar la frecuencia de una nota produce la misma nota una octava más alta, las cuatro lunas interiores producen sólo dos notas diferentes cerca de un quinto perfecto aparte", señala Russo, que también es graduado del programa de interpretación Jazz de U de T. "La quinta luna Rhea completa un acorde importante que es perturbado por la ominosa entrada de la luna más grande de Saturno, Titán", añade.

La segunda pieza ('https://www.youtube.com/watch?v=SsFZlSQdPWU') demuestra las escalas interpretadas por Jano y Epimeteo, dos pequeñas lunas irregulares que comparten una órbita justo fuera del sistema de anillos principales de Saturno. Juntos son un ejemplo de resonancia 1:1, la única en el sistema solar. El par orbita a distancias ligeramente diferentes de Saturno pero con una diferencia que es tan insignificante que intercambian lugares cada cuatro años.

La composición simula los últimos meses de la misión de Cassini, mientras que Janus está acercándose a Epimetheus antes de robar su lugar en 2018. Juntas, las dos lunas juegan un zumbido unísono pero con un ritmo constantemente cambiante que se repite cada ocho años.

"Cada anillo es como una cuerda circular, siendo continuamente inclinado por Jano y Epimeteo mientras se persiguen alrededor de su órbita compartida", indica Russo. Cassini recientemente capturó una imagen de una de las ondulaciones que esto crea dentro de los anillos.