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10月11日消息，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡所探測到的只是肉眼不可見的窄帶數(shù)據(jù)。為了讓觀眾看到能產(chǎn)生共鳴的可視化圖像，研究人員會(huì)使用調(diào)色板賦予不同元素各種顏色，經(jīng)過雜色清除、剪裁翻轉(zhuǎn)等一系列處理，最終生成漂亮的天體圖像。

在韋伯太空望遠(yuǎn)鏡最早公布的一批照片中，船底座星云的驚人外觀在很大程度上要?dú)w功于阿麗莎·帕甘（Alyssa Pagan）。作為太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所(Space Telescope science Institute)的一名科學(xué)視覺開發(fā)人員，帕甘的工作是將韋伯望遠(yuǎn)鏡捕捉到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為漂亮的可視圖像。

帕甘稱這項(xiàng)工作是數(shù)據(jù)、經(jīng)過幾十年科學(xué)研究建立起來的美學(xué)原則和主觀品味之間的“結(jié)合”。望遠(yuǎn)鏡與被觀測物體之間相隔甚遠(yuǎn)。為了觀測宇宙中的遙遠(yuǎn)天體，韋伯望遠(yuǎn)鏡使用的是肉眼不可見的紅外光譜。像帕甘這樣的研究人員必須選擇如何將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可視圖像。

例如，顏色是帕甘經(jīng)常遇到的問題。韋伯望遠(yuǎn)鏡收集到經(jīng)過多次曝光的窄帶數(shù)據(jù)，這意味著所探測天體的紅外光譜波長范圍非常小，與氫、硫和氧等特定元素的存在相關(guān)。帕甘會(huì)根據(jù)一種叫做彩色排序的原則進(jìn)行上色，比如其中波長較短的氧用的就是波長較短的藍(lán)色。然后不同顏色疊加形成整幅圖像的基礎(chǔ)。

然而，由于氫和硫的波長都與紅色相關(guān)，氫的顏色通常偏黃一些，為的是讓最終畫面呈現(xiàn)更清晰的細(xì)節(jié)。這就是“哈勃調(diào)色板”的由來。

這些圖像有時(shí)被稱為偽色。但是帕甘強(qiáng)調(diào)，這些顏色都是真實(shí)數(shù)據(jù)的代表。例如，在韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝的船底座星云圖像中，下方的紅色部分主要由氫和硫組成，而上方的藍(lán)色部分主要由氧組成。

圖片來源：NASA

帕甘說，只有在涂上這些基本色之后，對(duì)天體圖像的處理才會(huì)變成“品味問題”。她可能會(huì)把整個(gè)調(diào)色板沿光譜向上或向下移動(dòng)，使藍(lán)色顯得偏紫一些，反之亦然。這樣一來，不同元素的對(duì)比度可能會(huì)增強(qiáng)。此外，還要清除望遠(yuǎn)鏡產(chǎn)生的散射光等等。但不同的處理方式就會(huì)得到完全不同的圖像。帕甘說：“我特別喜歡讓事物變得更加飄渺和神奇。”“我的方法有點(diǎn)異想天開——因?yàn)檫@是太空！”

帕甘們之所以這么做，部分原因也是為喚起人們對(duì)太空?qǐng)D像的共鳴。視覺文化學(xué)者伊麗莎白·凱斯勒（Elizabeth Kessler）在《描繪宇宙》一書中調(diào)查了哈勃團(tuán)隊(duì)視覺開發(fā)人員如何讓人們更容易理解宇宙的浩瀚圖景，用圖像喚起人們對(duì)未知的敬畏感。

這種做法在韋伯望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目中得到了延續(xù)。哈勃望遠(yuǎn)鏡所拍攝的船底座星云圖像名為《丘陵和山谷》。韋伯望遠(yuǎn)鏡拍攝的新圖像稱為《宇宙中的懸崖》。

不過，以這種方式呈現(xiàn)船底座星云也是從美學(xué)角度考慮。凱斯勒特意強(qiáng)調(diào)了剪裁和朝向的重要性。“星云內(nèi)許多區(qū)域都可以看到恒星的誕生。但他們選擇了這個(gè)區(qū)域，并用云邊形成地平線的方式組合起來，”她說。

要知道，太空中沒有“向上”的概念，雖然從地面拍攝的圖像通常有上北下南的說法，但對(duì)太空中的軌道望遠(yuǎn)鏡來說，“北”沒有任何意義。凱斯勒指出，船底座星云的圖像方向可能是翻轉(zhuǎn)過來的，為的是把塵埃云變成觀眾所熟悉的東西。

帕甘說：“畫面的朝向在一開始就決定了，因?yàn)檫@樣感覺最自然?！薄八枰拥貧狻＿@樣就感覺是一座山。”

帕甘的工作目的就是讓這些宇宙圖像對(duì)普通觀眾來說更“易于理解”，同時(shí)保持吸引力。凱斯勒說，圖像處理“真的很有幫助。我們所看到的巨大規(guī)模超出了人類的理解。在我們的體驗(yàn)中，最接近我們的就是這些高聳在我們頭頂?shù)纳矫}?！?/p>

這種方法在地面天體攝影中也很受歡迎。根據(jù)科普工作者迪倫·奧唐奈（Dylan O’Donnell）的說法，部分原因是使用窄帶方法有助于避免光污染問題。奧唐奈說，地面相機(jī)會(huì)被建筑物和街道的光線淹沒。但是，通過保留非常小的波段，“這可以讓位于城市中心的人們拍攝到與哈勃圖像相似的圖像?！碑?dāng)然，處理圖像時(shí)可以使用各種各樣的調(diào)色板來對(duì)窄帶數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋。例如，另一種流行方法是以加拿大法國夏威夷望遠(yuǎn)鏡命名的“CFHT調(diào)色板”。

哈勃調(diào)色板和CFHT調(diào)色板的區(qū)別主要來自于色度排序的復(fù)雜性。哈勃根據(jù)不同波長，讓氫呈現(xiàn)出紅偏黃的顏色，而CFHT調(diào)色板卻將硫推到了光譜上端，產(chǎn)生了突出不同細(xì)節(jié)的綠紫色星云?！斑@不會(huì)改變科學(xué)，”CFHT天文學(xué)家海瑟·弗盧埃林（Heather Flewelling）說，“只是讓某些特征更明顯?！?/p>

不同探測波長和調(diào)色板都有許多種組合，所有這些都會(huì)產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)顯示方式以及完全不同的審美體驗(yàn)。

選擇什么樣的調(diào)色板是個(gè)人喜好問題。盡管奧唐奈說大多數(shù)人更喜歡盡可能地保持自然，但他自己的工作也強(qiáng)調(diào)了使用偽色來展現(xiàn)細(xì)節(jié)的好處。他曾拍攝了兩張鷹狀星云照片，一張使用真色，另一張使用哈勃調(diào)色板進(jìn)行處理。通過比較，后者更能展現(xiàn)出星云結(jié)構(gòu)和深度。在哈勃調(diào)色板的藍(lán)色背景下，黃白色的塵埃顯得非常突出細(xì)致，而在真色版圖像中，各種深淺不一的粉色顯得更平淡，也更難分辨細(xì)節(jié)特征。

但奧唐奈說，由于太多人使用哈勃調(diào)色板，導(dǎo)致這種色調(diào)的圖像看起來“有點(diǎn)濫”。

圖片來源：NASA

韋伯望遠(yuǎn)鏡團(tuán)隊(duì)也在用人們意想不到的顏色制作圖像。最近公布的幾張木星照片之一中的木星看起來是藍(lán)色的。雖然哈勃拍攝的木星圖像同時(shí)呈現(xiàn)藍(lán)色和紅色，但在最新發(fā)布的照片中，由于陽光的反射作用，著名大紅斑看起來都是白色的。帕甘說，圖像處理中用的調(diào)色板很可能是為了突出木星極光。

對(duì)凱斯勒來說，這表明韋伯的圖像處理可能不會(huì)繼續(xù)過于接近哈勃。她說：“我很好奇這會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果。”“如果有更多的人朝這個(gè)方向走的話?！?/p>

韋伯圖像的方向?qū)⑹菙?shù)據(jù)和人共同做出的決定，是幾個(gè)世紀(jì)的視覺文化和光在太空中旅行幾十億年的結(jié)合。（辰辰）