В середине июля команда космического телескопа имени Джеймса Уэбба представила первые полноценные фотографии, показав туманности и галактики в ранее невиданном качестве. Однако у тех, кто внимательно читал про телескоп и знает, что он «видит» космос в инфракрасном и ближнем инфракрасном диапазоне. Этот «свет» не виден человеческому глазу.

Так откуда же берутся все эти поразительные краски?

В привычном понимании, то что представлено на кадрах телескопа, наш глаз увидеть не способен. Поэтому команда, отвечающая за «проявку» данных, занимается работой по переводу полученных инфракрасных снимков в понятные для нас. Это делается путем назначения волнам определенной длины цветов из видимого спектра — красный, синий, желтый и другие. И хотя обработанные изображения — это не буквально то, что видит телескоп, это не значит, что фотографии некорректны.

Хотя если сесть на космический корабль и отправится к этим туманностям и галактикам, мы действительно не увидим тех красок, что предстают на снимках Уэбба. Однако мы же не требуем от биологов, чтобы они уменьшали нас до микроскопического уровня, чтобы живьем посмотреть на форму коронавируса или митохондрию.

Человеческая зрительная система примитивна в масштабе вселенной. Мы способны видеть лишь малую долю огромного спектра волн, настолько незначительную, что пропускаем множество важной информации.

Астрономия очень часто полагается на изучение электромагнитных волн за пределами видимого спектра, потому что значительная часть объектов в космосе излучает энергию в ультрафиолетовом спектре, рентгеновские лучи и радиоволны. Телескоп Уэбба специально оснащен инфракрасными сенсорами, чтобы видеть за пределами красного, но не уходя в микроволны. Такая часть спектра удобна, так как инфракрасные волны проникают через плотные слои газа и пыли, позволяя ученым видеть, что скрывается за вуалью. Также ученых интересует свет ранней вселенной, который настолько «растянут» из-за расширения вселенной, что некогда перешел из ультрафиолета, в видимый спектр и добрался инфракрасного.

Это известно как «красное смещение» света.

Длина волн электромагнитного излучения

Но обработка изображений, это не только назначение цветов различным волнам. Оригинальные кадры, получаемые исследователями, часто необходимо уменьшать до приемлемых размеров. Также им требуется чистка от артефактов, вроде космических лучей и отражений ярких звезд, попадающих на сенсоры.

Если взглянуть на оригинальные кадры, полученные сенсором, то они выглядят как черные прямоугольники с множеством небольших белых пятен.

Оригинальная фотография туманности Карина (NIRCam):

Та же туманность, но после обработки:

Но как же назначаются цвета? Тут все достаточно просто — длинные инфракрасные волны окрашивают в красный, короткие в синие цвета. Фактически, мы просто берем видимый спектр и расширяем его на инфракрасный диапазон. Процесс называется «хроматический порядок», что позволяет разбить спектр на такое количество цветов, какое требуется команде для получения кадра в видимом спектре.

Так как инструменты оснащены фильтрами для отсеивания определенных волн света, то гадать о том, какой цвет нужно выбрать, особенно не приходится.

Помимо этого хроматический порядок зависит и от того, какие элементы запечатлены на фотографии. К примеру, работая с узким спектром в оптическим свете, например с кислородом, ионизированном водородом и серой, последние два выделяют красный свет. В таких условиях водород могут сместить в зеленый видимый свет, чтобы зритель получал больше информации.

Почитать больше про раскрашивание космоса можно в прошлой статье.