آیا رنگ‌های تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب واقعی هستند؟

افرادی به عنوان پردازش کننده تصاویر در گروه جیمز وب وظیفه دارند که داده‌های تصویر مادون قرمز را به مناظر رنگی از کیهان تبدیل کنند. این افراد طول موج‌های مادون قرمز مختلف را به رنگ‌های طیف مرئی،‌ مانند قرمز، آبی و زرد اختصاص می‌دهند.

بنابراین در حالی که تصاویر پردازش شده،‌ تصاویر واقعی کیهان نیستند؛ نمی‌توان گفت که آن‌ها از واقعیت دور هستند و مشاهدات تلسکوپ نیستند. جو دپاسکوال (Joe DePasquale) پردازش کننده تصاویر در موسسه علمی تلسکوپ فضایی در این باره گفت:

افراد می‌پرسند :«آیا اگر می‌توانستم با یک سفینه به مکان این تصویر پرواز کنم و به آن از نزدیک نگاه کنم، دقیقا این شکل را می‌دیدم؟» من سعی کردم نظر مردم را در این باره عوض کنم. آیا شما با یک زیست شناس نیز درباره کوچک شدن به اندازه یک سلول و نگاه کردن به ویروس کرونا صحبت می‌کنید؟

اولین تصاویر آزمایشی جیمز وب، یک عکس نارنجی از ابر ماژلانی بزرگ تهیه کردند. این عکس‌‌های فوری اولیه، رنگی نبودند. برای این تصاویر یک بار از فیلتر تک رنگ استفاده شد که مقیاس آن خاکستری بود و بار دیگر نور مادون قرمز به طیفی از رنگ‌های مرئی قرمز تا زرد ترجمه شد تا ویژگی‌های خاصی از ابر قابل مشاهده شود.

اما اکنون که تلسکوپ جیمز وب کاملاً راه اندازی شده‌است، تصاویر پر از رنگ‌های درخشان، مانند تصویر کهکشان چرخ گاری از آن منتشر می شود. در نظر داشته باشید که علم نجوم اغلب خارج از طیف مرئی انجام می‌شود؛ زیرا بسیاری از اجرام در فضا امواج فرابنفش، اشعه ایکس و حتی امواج رادیویی دارند.

تلسکوپ جیمز وب برای دیدن نور مادون قرمزی طراحی شده که طول موج آن از نور مرئی قرمز بیشتر، اما از امواج مایکروویو کوتاه‌تر است. نور مادون قرمز می تواند به ابرهای غلیظ گاز و غبار در فضا نفوذ کند و به آشکار شدن اسرار کیهان کمک کند.

نکته جالب این جا است که نور کیهان اولیه با انبساط جهان گسیل شده‌است؛ یعنی نوری که در گذشته ماوراء بنفش یا مرئی بوده ممکن است، اکنون مادون قرمز باشد. این پدیده ردشیفت یا همان انتقال به سرخ نامیده می‌شود. دپاسکوال می‌گوید:

برخی اصطلاحات، مانند رنگ‌ آمیزی یا رنگ کاذب ممکن است این مفهوم را به مخاطب برساند که ما خودسرانه رنگ‌های تصاویر را انتخاب می‌کنیم. من واژه رنگ نماینده (رنگ معرف) را ترجیج می‌دهم؛ زیرا این معنی را می‌دهد که ما نور را ترجمه می‌کنیم تا یک تصویر رنگی واقعی را در محدوده طول موجی که چشم ما قادر به دیدن آن است، ایجاد کنیم.

در طی فرآیند پردازش، رنگ‌های قرمزتر به امواج مادون قرمز طولانی‌تر و رنگ‌های آبی‌تر به طول موج‌های کوتاه‌تر اختصاص داده می‌شود. نور آبی و بنفش، کوتاه‌ترین طول موج را در طیف مرئی دارند؛ در حالی که قرمز طولانی‌ترین طول موج را دارد.

به این فرآیند، مرتب سازی رنگی گفته می‌شود و در آن طیف به تعداد رنگ‌هایی تقسیم می‌شود که گروه پردازش به‌ آن‌ها برای تصویرسازی طیف کامل نور نشان داده شده، نیاز دارند.

تصاویر خام جیمز وب به شدت مملو از داده‌ هستند، به همین علت باید قبل از تبدیل شدن به نور مرئی کوچک شوند. همچنین از تصاویر خام مصنوعاتی، مانند پرتوهای کیهانی و انعکاس ستارگان درخشان نیز که مانع هستند نیز باید پاک شوند.

اگر قبل از پردازش تصاویر به آن‌ها نگاه کنید، فقط یک مستطیل سیاه و چند نقطه سفید را می‌بینید! تصویر خام زیر، سحابی کارینا را نشان می‌دهد.

این تصویر همان منظره سحابی کارینا را نشان می‌دهد؛ اما بعد از این که پردازش شد و نور مادون قرمز آن به طول موج‌های مرئی تبدیل شد.

آلسا پاگان (Alyssa Pagan) توسعه دهنده علوم بصری در موسسه تلسکوپ فضایی می‌گوید:

ما فلیترهایی بر روی ابزارهایی داریم که طول موج‌های خاصی از نور را جمع آوری می‌کنند. سپس ما رنگی را اعمال می کنیم که نزدیک‌ترین رنگ به‌ آن در طیف مرئی باشد.

پاگان می‌گوید که ترتیب رنگی بستگی به عناصر تصویر دارد. به عنوان مثال هیدروژن یونیزه شده و گوگرد هر دو رنگ قرمز ساطع می کنند. بنابراین ممکن است، هیدروژن به نور مرئی سبز تبدیل شود تا اطلاعات بیشتری به بیننده بدهد. پاگان معتقد است، این کار ایجاد تعادل بین علم و هنر است و برای به نمایش گذاشتن علم و ویژگی‌هایش لازم است.

جیمز وب به L2 پرتاب شد، یعنی مکانی در فضا که اثرات گرانشی آن به فضاپیماها اجازه می‌دهد، بدون سوزاندن سوخت در محل خود متوقف شوند. شش ماه بعد از استقرار جیمز وب در این مکان، تصاویر آن منتشر شدند.

تلسکوپ فضایی جیمز وب چهار ابزار دارد. یکی از ابزارهای آن دوربین مادون قرمز نزدیک (NIRCam) است. مقادیر عظیم غبار در برخی کهکشان‌ها برای این ابزار شفاف هستند و این موضوع به تلسکوپ کمک می کند، ستاره‌های درخشان با طول موج‌های کوتاه‌تر را به ثبت برساند.

ابزار مادون قرمز میانی (MIRI) می تواند دیسک‌هایی از مواد را مشاهده کند که به مشاهده سیاره‌ها و غبار گرم شده توسط نور ستاره‌ها کمک می کند. هنگامی که تصاویر تلسکوپ در حال جمع آوری هستند، پردازشگران تصاویر انتخاب می‌کنند که کدام یک از ویژگی‌های یک شیء باید برجسته شود و برای آن از ابزارها استفاده می‌کنند.

به عنوان مثال تصاویر نهایی تلسکوپ فضایی جیمز وب از پنج قلوی استفان، ۱۵۰ میلیون پیکسل داشت و از ۱۰۰۰ تصویر تشکیل شده بود. این تصاویر هم توسط MIRI و هم NIRCam گرفته شده بودند. وقتی فقط توسط MIRI به ثبت رسیده بودند، گرد و غبار داغ بر تصویر غالب بود و در زمینه آن، کهکشان‌های مختلف به رنگ‌های متفاوتی می‌درخشیدند.

دپاسکوال و پگان به ساخت تصاویر نهایی جیمز وب کمک بسیاری کردند. آن‌ها برای تیه عکس زیبای سحابی کارینا از فیلترهای مختلف برای ثبت گاز آبی یونیزه و غبار قرمز استفاده کردند.

پاگان گفت که در تصاویر اولیه سحابی، گاز باعث پنهان شدن ساختار غبار شده بود. سپس دانشمندان از گروه پردازش تصاویر درخواست کردند که اثر گاز در تصویر را کاهش دهند. در نظر داشته باشید که ترجمه کردن رنگ‌ها و کار پردازش تصاویر، کار ساده‌ای نیست.

منبع :gizmodo