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星空需要美颜吗?看哈勃最经典的天文照片“创生之柱”的色彩变化

星空需要美颜吗?看哈勃最经典的天文照片“创生之柱”的色彩变化

图片:NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI / AURA)

似宇宙中仰天长啸的象鼻,又似一种“形而上”的星际图腾。

初见这张照片时,不少天文爱好者这样描述其内心感受,震撼且敬畏,如胸膛里掀起一股巨浪席卷心灵,最后扑打在脑门上,懵了!

哈勃拍摄的天文奇景——创生之柱(the Pillars of Creation)

这张照片拍摄于2014年10月(由2009年安装哈勃上的广域摄像机拍摄),为庆祝哈勃空间望远镜升空25周年,2015年1月正式发布,是至今为止哈勃空间望远镜最著名的天文图像之一。

星空需要美颜吗?看哈勃最经典的天文照片“创生之柱”的色彩变化

鹰星云图片: ESA/Herschel/PACS/SPIRE/Hill, Motte, HOBYS Key Programme Consortium

如果你喜欢凝视星空,图中的这些尘埃柱就位于夜空中的巨蛇座(Serpens)和射手座(Sagittarius)之间的鹰星云(AKAM16),距离我们约7000光年。

虽谓“创生”,但那里却也是一片毁灭之地。

被一些天文学家称为“象鼻”的尘埃柱,是由氢气和尘埃组成的小型恒星幼儿园。大量的气体云孕育着越来越多新的恒星,它们发出炙热的辐射将周边的一切电离,尘埃柱实际上正经受着电子从原子中被剥离出来的痛苦,向生而灭。

尘埃柱很大,大到太阳系不过是其顶端象鼻尖一般的微小突起。它的内部映射着太阳系诞生之前的样子,但却更加狂野。这个巨大的恒星工厂不仅孕育着恒星,还孕育着一颗能摧毁自己的超新星,最终将掀起一场星际海啸,向灭而生。

这幅广阔的画面,实际上代表着一种虚假的真实。这里所说的虚假,并不是什么由于光速限制导致的过去景象,而是我们肉眼的局限,以及为了更好地科学研究,而对这幅画面进行的虚假处理。然而,这种虚假的处理本质上是为了更清晰地再现真实的科学数据。

太空照片的秘密

事实上,哈勃拍摄的那些震撼的太空照片原本都是黑白的,颜色都是后期P上去的。一大堆科研人员,天天都忙着用photoshop在给星空做美颜。

群星因P图而靓丽,这话没错!

但P图,也要分专业与非专业、科研与非科研。如果仅仅认为是为了让图片好看,那你可太小看哈勃的科研工作者了。

星空需要美颜吗?看哈勃最经典的天文照片“创生之柱”的色彩变化

图片:Paul Scowen(Arizona State University)

我们先看看,1995年4月1日拍摄的最原始的这组“创生之柱”照片。这三幅图是拍摄的三种元素的成像图,左边的图片记录了氧元素发出的光,中间的图片记录了氢元素发出的光,右边的图片记录了硫元素发出的光。为什么只捕捉这些元素的光?因为氢、硫和氧元素是构成星体的三大基本元素。

有时精确,意味着做减法,而不是加法。为了更好地展现想要的细节,研究人员往往会用滤光器遮挡大部分其他光线。正常情况下,这样的黑白图像只会显示氧气502纳米、氢657纳米和硫673纳米的光。

对应光谱来看,氧元素是绿偏蓝,氢元素和硫元素是几乎无法分辨的红,以人眼感知大概就是青、红、红。如果是这样,组合出来的图像会像下面这样令人沮丧。

星空需要美颜吗?看哈勃最经典的天文照片“创生之柱”的色彩变化
星空需要美颜吗?看哈勃最经典的天文照片“创生之柱”的色彩变化

这样一副血腥的修罗图,虽然适合“向死而生”的宇宙精神,但看起来确实不舒服。谁让人类肉眼可见光只占宇宙光的2%呢?

星空需要美颜吗?看哈勃最经典的天文照片“创生之柱”的色彩变化

我们所能感知的世界,实在太小。我们眼中的世界,不过是宇宙中最美丽的那2%七彩斑斓罢了!

星空需要美颜吗?看哈勃最经典的天文照片“创生之柱”的色彩变化

图片:NASA, Jeff Hester, and Paul Scowen

所以,1995年对外公布的第一张“创生之柱”照片,显然是经过美颜了的。而哈勃的美图大师们到底是怎么处理的呢?又为何要这样处理?

不真实的真实

氢、硫和氧元素的本色叠加除了不好看,最主要是太不好辨认,而作为科学研究,如果获得的数据图像无法有助于研究应用,看上去再真实又有何用?

所以,为了让人眼能更直观地分辨出氧、氢、硫元素,研究人员把氧、氢、硫元素的“色阶顺序” 替换为了红、绿、蓝。氧元素发出的光频率最高,被定为蓝色;氢元素发出的光频率次之,被定为绿色;硫元素最低,被定为红色。之所以这样定,是为了配合我们人眼的感知习惯。

红、绿、蓝被称为光学三原色,是我们肉眼对长波、中波、短波最清晰的色彩感知。

星空需要美颜吗?看哈勃最经典的天文照片“创生之柱”的色彩变化

通过这样的替换,不仅能让图片看上去更漂亮,还能更清晰地呈现出元素数据细节。也就是说,你看见的并非是“创生之柱”的真实面貌,而只是以一种更具科学性的方式呈现出来的哈勃数据。

星空需要美颜吗?看哈勃最经典的天文照片“创生之柱”的色彩变化

如果非要在“虚假的真实”和“真实的虚假”中选择,你会选择哪个?

不管怎样,这种技术处理的普及,已经改变了天文学家向公众展示太空图景的方式。他们做出了一种科学的选择。

有些人可能会觉得被骗了,因为在地球大气层的后院里,你永远不会从望远镜里看到这样的图像。

黑夜永远在闪烁,但我们却只会看见黑暗。是在黑暗里睁大眼继续摸索,还是闭上眼思忖那可能的幻觉,全凭自我选择。

隐形轰炸效应

除了颜色,不知道你发现没,1995年的照片右上角有几个黑方块区。这可以说是合成后的“后遗症”。

这张照片是由当时哈勃上的宽视场行星照相机2(WFPC 2)拍摄的,它有四个摄像头。天文学家必须将这4个摄像头拍摄的图像组合在一起,但其中一个拍摄的图像是放大了的。因此在组合时,就需要缩小比例,这就是右上角会出现黑方块的原因。

要把他们调整到精确且合适的比例可比“美颜P图”难多了,也是整个数据整理工作最具挑战性的部分。攻克难关后,研究人员将那个区域吸尘为“隐形轰炸效应”。

虽然现在看这张照片很大,但这张照片并不像你想象的那样大,如果可以用肉眼观察,它的大小不过满月的十分之一。哈勃空间望远镜却能从那块微小的区域中,收集到遥远的微弱光粒子,然后为每一点建立图像,最后用大量的小圆点绘出一幅可以放大的“星空点画”。

由于“创生之柱”带来的震撼效果,很多天文学家开始持续观察鹰星云。他们甚至试着去创作“创生之柱”的三维空间。

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图片:European Southern Observatory

然而,事实上在可见光下观测到的尘埃几乎是不透明的,但是仅用红外线观测又只能窥视尘埃柱的内部。

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图片:NASA, ESA/Hubble and the Hubble Heritage Team

上幅图像只使用两种颜色的光:1100nm红外光用蓝色表示,而1600nnm光用黄色表示。这幅图是2015年哈勃上的广域摄像机(WFC 3) 对“创生之柱”进行的红外线观测,揭示了隐藏在尘埃柱内部和后面由星云形成的大量恒星。这些恒星在可见光下是看不见的。

还有天文学家用美国宇航局的钱德拉X射线天文台,在最大尘埃柱顶部拍摄到一颗新星之光。这似乎暗示着“创生之柱”已经不复存在,超新星的爆发已经摧毁了“创生之柱”,但最近似乎又有新的证据并不支持这一结论。

无论如何,“创生之柱”将会成为一个永久的宇宙记忆,这张照片也会被封进史册之中。

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