Видео дня: Как и зачем ученые раскрашивают фотографии космоса

Человеческий глаз неспособен увидеть большую часть цветов во Вселенной. Видео начинается с объяснения, как работает наше восприятие цвета: три типа колбочек сетчатки различают короткие, средние и длинные световые волны — это соответствует красному, зеленому и синему цветам. Большинство цветов во Вселенной недоступны человеческому глазу, поскольку мы видим только самую маленькую часть световых частот.

В основе принципа раскрашивания астрофотографий лежит прием начала XX века. Vox объясняет эту технику на примере работ Сергея Прокудина-Горского: он помещал перед объективом фотоаппарата по очереди синее, зеленое и красное стекло, а затем совмещал три негатива.

Главная задача космического телескопа «Хаббл» — измерять яркость света, который отражается от объектов в космосе. Лучше всего это получается сделать посредством черно-белой съемки. Для добавления цвета на фотографии ученые с помощью фильтров различают короткие, средние и длинные световые волны. Затем три черно-белых изображения «получают» цвет и накладываются друг на друга.

Результат называется «изображением с настоящим цветом» — объект на снимке выглядит так, как если бы человеческий глаз был таким же мощным по восприятию, как телескоп «Хаббл». Подобным образом поступают со снимками простых небесных тел — например, планет.

Гораздо сложнее с галактиками и туманностями. Как объясняет Vox, увидеть космический объект таким, каким бы воспринял его наш глаз, — не единственная задача раскрашивания астрофотографий. С помощью цвета ученые создают карту того, как различные газы взаимодействуют в космосе и формируют галактики и туманности. Например, цветной снимок «Столпы Творения» — это не изображение с «настоящим цветом», а именно цветовая карта взаимодействующих химических элементов.

«Хаббл» может снять только очень узкий диапазон света, отражающегося от химических элементов, и использовать цвет, чтобы отследить их присутствие на снимке. Чаще всего с помощью этих возможностей телескопа различают свет от водорода, серы и кислорода, трех ключевых элементов в составе звезд. Водород и сера находят отражение в красном цвете видимого спектра, а кислород — ближе к синему. Если бы ученые раскрашивали эти газы приближенно к тому, как мы могли бы их увидеть, получилось бы два красных фото и одно сине-зеленое. В таком виде снимок «Столпы Творения» выглядел бы совсем иначе и не был бы таким наглядным.

Цвета на раскрашенных астрофотографиях условны, но необходимы для науки. Для того чтобы получить наиболее полное цветное изображение и визуально отделить серу от водорода, ученые просто назначают красный, синий и зеленый цвета этим элементам по порядку частоты излучения. Так как у кислорода самая высокая частота излучения, он получил синий цвет. Хотя водород скорее красный, ему назначили зеленый цвет, потому что его частота выше, чем у серы. Сере как элементу с наименьшей частотой излучения соответствует красный цвет. В результате такого условного назначения цветов получается полная цветовая карта, более наглядно показывающая процесс формирования галактик.

Кроме того, «Хаббл» способен фиксировать свет за пределами видимого излучения — инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. Ему ученые также назначают условные цвета по той же схеме: самым низким световым частотам — красный, средним — зеленый, высоким — синий, хотя зафиксированный на снимке свет и не входит в пределы видимого излучения.

Это наталкивает на вопрос о том, насколько реальны цвета на астрофотографиях. Как объясняет Vox, они одновременно реальны и нереальны. Цвета на раскрашенных снимках демонстрируют химический состав космического объекта или области во Вселенной и тем самым помогают ученым увидеть, как взаимодействуют газы в космосе, а также дают нам информацию о том, как формируются звезды и галактики. Технически цвета — не то, как восприняли бы наши глаза эти небесные объекты, но раскрашивание снимков — не выдумка. Помимо того что цвет создает красивые астрофотографии, он показывает части Вселенной, недоступные для человеческого восприятия.

Фото: AFP PHOTO / NASA, ESA / Hubble and the Hubble Heritage Team / AFP / East News