La sonification, ou la traduction des données en sons, est une discipline qui mêle science et art. Aujourd’hui, cette pratique ne se limite pas à l’astronomie, elle trouve aussi de nombreuses applications dans d’autres domaines.
Un espace essentiellement vide et insoupçonné
Le vide entre les étoiles et les galaxies est en réalité presque totalement dépourvu de matière. Par conséquent, il n’y a pas de bruit dans le cosmos, puisqu’il n’existe pas de milieu capable de transmettre des ondes sonores. Cependant, les objets célestes émettent d’autres types d’ondes, notamment des ondes électromagnétiques, ainsi que diverses informations. Celles-ci sont souvent représentées sous forme d’images statiques ou de tableaux et graphiques, qui en général restent illisibles pour le grand public ou les non-spécialistes. C’est dans ce contexte que la sonification joue un rôle essentiel : en traduisant un ensemble précis de données en sons perçus par l’oreille humaine.
Des sons du quotidien aux sons de l’univers
« En réalité, nous utilisons déjà la sonification dans notre vie quotidienne », explique Sandro Bardelli, astrophysicien à l’Institut National de l’Astrophysique, à l’Observatoire astronomique de Bologne. « Pensez par exemple au son que produit votre smartphone lorsque vous recevez un message, ou encore à un appareil médical qui émet un signal dès qu’un paramètre sort de la normale, ou bien aux alertes sonores dans l’aéronautique utilisées par les pilotes ».
La technique de la sonification est particulièrement répandue en astronomie. « Lorsqu’on trace un graphique, on compare souvent une quantité physique à une autre : par exemple, la distance parcourue en fonction du temps. On peut également réaliser un graphique à trois dimensions pour comparer trois paramètres simultanément, mais cela devient rapidement difficile à interpréter. Avec encore plus de variables et de corps célestes, la représentation devient quasiment impossible. La sonification permet alors de synthétiser tous ces paramètres ».
En utilisant une analogie musicale, c’est comme distinguer clairement chaque instrument d’un trio jazz versus percevoir l’ensemble d’une symphonie de cent musiciens. L’intérêt de la sonification réside dans sa capacité à rendre audible cette multitude de données complexes et volumineuses.
De la nébuleuse aux galaxies : une multitude d’exemples
Depuis quelques années, la sonification s’est imposée dans le domaine de l’astronomie grâce à plusieurs pionniers technologiques. L’un des plus marquants est le télescope spatial Chandra X-ray Observatory, lancé par la NASA en 1999. Son objectif est d’observer l’univers dans le spectre des rayons X, révélant ainsi les phénomènes les plus violents et chauds du cosmos : explosions d’étoiles, trous noirs supermassifs dévorant la matière, amas de galaxies entourés de gaz à plusieurs millions de degrés.
Le Soleil aussi a sa voix, grâce à l’ESA
Notre étoile, le Soleil, possède également son propre « chant », et la sonde Solar Orbiter de l’Agence spatiale européenne (ESA) nous a permis de l’écouter. Le clip ci-dessous compile des données récoltées durant les trois dernières années par deux instruments différents.
Les images de la couronne solaire (l’atmosphère la plus extérieure du Soleil), de couleur jaune, ont été capturées par l’instrument Extreme Ultraviolet Imager (EUI). Des cercles bleus superposés indiquent la localisation et la puissance des éruptions solaires, enregistrées par le spectromètre à rayons X STIX. La taille de chaque cercle reflète l’intensité de l’éruption.
L’accompagnement sonore provient d’une sonification basée sur deux paramètres : le son de fond, constant, représente la distance de la sonde au Soleil. Comme Solar Orbiter évolue selon une orbite elliptique, le son s’intensifie quand la vaisseau est plus proche et s’apaise lorsqu’il s’éloigne. Les éruptions, quant à elles, sont traduites par des sons métalliques ressemblant à des « clinks » : plus une éruption est énergique, plus le son est aigu et clair.
Retour vers l’espace profond : la sonification des nébuleuses et galaxies
Le télescope spatial Webb a aussi expérimenté la sonification, notamment avec des images de la Nébuleuse de l’Anneau du Sud (NGC 3132). Sur cette vidéo, on compare deux représentations : l’une dans l’infrarouge proche (à gauche) et l’autre dans l’infrarouge médian (à droite). Au centre, deux étoiles orbitent l’une autour de l’autre : une étoile faible, en fin de vie, expulsant gaz et poussières depuis des milliers d’années, et une étoile plus massive et lumineuse, qui a modifié ces expulsions par sa gravité. La traduction musicale permet d’« écouter » et de distinguer clairement ces deux étoiles ainsi que la matière qui les entoure, en fonction du type de lumière infrarouge.
Le son des emissions radio de Saturne, captées par Cassini
La NASA a également sonifié les ondes radio émises par Saturne, recueillies lors de la mission Cassini. Ces émissions sont directement liées aux aurores polaires spectaculaires du géant gazier, similaires aux aurores boréales et australes observées sur Terre.
Le projet SoniCosmos : une aventure mêlant science et art
Sandro Bardelli a lancé ses travaux de sonification du cosmos entre 2003 et 2005. À cette époque, il observait des galaxies dans la constellation australe du Sextant, en partenariat avec le Very Large Telescope au Chili. Il réalisait alors des mesures de distance sur environ 70 000 galaxies pour étudier leur taux de formation d’étoiles au cours du temps.
Plus on regarde loin, plus on remonte le fil du temps, révélant ainsi comment la formation d’étoiles a évolué à différentes périodes de l’histoire. Pour la sonification, environ 8 000 galaxies, sélectionnées pour leur luminosité similaire, ont été utilisées. À chaque galaxie, l’altitude du son correspond à sa masse, son intensité à sa luminosité, la durée et la texture au taux de formation d’étoiles. En utilisant le son stéréo ou le Dolby Surround, Bardelli a aussi pu représenter la position dans le ciel de chaque galaxie. Chaque seconde musicalisée correspond à 4,5 millions d’années, remontant jusqu’à 7,5 milliards d’années dans le passé. Cela permet aux chercheurs de percevoir immédiatement quelle variable fluctue le plus, ou montre des pics importants.
Ce travail de sonification résulte de la collaboration entre Sandro Bardelli, Giorgio Presti, du département d’informatique musicale de l’Université Statale de Milan, ainsi que des sound artists Claudia Ferretti et Maurizio Rinaldi. Au-delà de la recherche, cette création a dépassé le laboratoire pour devenir un véritable spectacle mêlant science et art, en étant matérialisée sous la forme d’une installation artistique. Portée par la collaboration de Stefano Mazzanti, designer lumière, elle a été présentée lors de divers festivals d’arts vivants.
Une aide concrète pour la sensibilisation et l’inclusion
La sonification ne se limite pas à une simple curiosité artistique ou scientifique : son impact est également reconnu par des institutions comme l’ONU. En 2023, un rapport de l’UNOOSA (Bureau des affaires spatiales des Nations Unies) souligne l’efficacité de la sonification pour la recherche, la vulgarisation et l’inclusion. « Elle permet aux chercheurs de saisir en un coup d’œil l’ensemble des données », explique Bardelli. « Mais elle constitue aussi un formidable outil pour rendre la science accessible aux personnes malvoyantes ou non-voyantes. Car si une personne ne peut pas voir, elle peut utiliser un logiciel pour convertir du texte en sons, mais pour qu’elle comprenne un graphique ou une image, la sonification est une solution précieuse ».
Sonification pour d’autres disciplines scientifiques
Ce mode d’expression des données s’applique également à d’autres secteurs scientifiques, comme la géologie ou l’étude de l’environnement.
Par exemple, les séismes provoqués par l’éruption du volcan Kilauea, à Hawaï, ont été sonifiés par Leif Karlstrom (Université de l’Oregon à Eugene) et son équipe durant dix ans, jusqu’au récent effondrement du cratère en 2018.
Perception sonore des séismes islandais et autres phénomènes
Les séismes survenus en Islande entre 2013 et 2023 ont été également traduits en sons par Cyril Kaplan et Vlastimil Koudelka, deux psychologues issus de l’Université Karlova et de l’Institut de santé mentale de République Tchèque. Leur démarche montre que, accompagnée d’une vidéo, la sonification offre une expérience multisensorielle puissante, permettant d’appréhender les données de manière plus profonde.
Le changement climatique entendu et ressenti
Pour beaucoup, l’augmentation de la concentration de CO₂ dans l’atmosphère reste un concept abstrait. Pourtant, entendre comment ce paramètre a évolué, et voir en parallèle la température moyenne du globe s’élever, devient alarmant. Le changement climatique de ces cinquante dernières années devient littéralement assourdissant à force d’être perçu auditivement.
Une expérience émotionnelle pour mieux comprendre
« La sonification des données scientifiques a un impact très fort, surtout auprès du grand public. Lorsqu’on parle de changement climatique, certains adoptent une attitude sceptique. Mais si l’on leur fait écouter ces sons, ils comprennent à quel point cette évolution est rapide et profonde », remarque Bardelli.
Lorsque l’on présente cette pratique, il est essentiel d’expliciter que l’on ne « entend » pas réellement les galaxies ou les étoiles, mais que l’on traduit diverses données en sons. La démarche consiste à collectionner plusieurs types d’informations, puis à créer un son correspondant à chaque variation. L’univers ou la nature nous proposent une série d’indications, et notre travail est de construire l’outil pour leur donner une voix. Enfin, la sélection des sons et des textures demeure en partie arbitraire, car elle vise à rendre perceptible la variation des paramètres, plutôt qu’à composer une œuvre musicale au sens traditionnel du terme.
