¿Cómo se ve realmente el espacio en las imágenes de telescopio sin procesar?

El espacio no es tan colorido como parece en las imágenes publicadas por las agencias espaciales. ¿Por qué y cómo se colorean las imágenes de los telescopios espaciales?

Las imágenes del telescopio espacial Hubble, el telescopio espacial James Webb, el observatorio de rayos X Chandra, el telescopio espacial Spitzer y muchos otros telescopios en el espacio muestran a las criaturas del espacio exterior de una manera fascinante: un lugar colorido y caótico habitado por el estrellas celestiales Objetos, nubes de gas, la formación de estrellas, galaxias, donde tiene lugar cada evento espectacular, y una serie interminable de fenómenos brillantes llena el espacio. Al juzgar el universo en función de las imágenes publicadas por las agencias espaciales, podemos imaginar el espacio como una taza de color casi psicodélica, y probablemente queramos que lo sea. Y las imágenes no mienten, incluso si no revelan completamente la verdad.

Las imágenes en color muestran cómo el ojo humano percibiría estos fenómenos si fueran tan sensibles como los instrumentos de los telescopios.

Entonces, en realidad traduce las señales del espectro de radiación que no podemos percibir al lenguaje del rango de luz visible.

El ojo humano percibe la radiación reflejada o emitida por los objetos de nuestro entorno en el espectro de luz visible, que los fotorreceptores convierten en señales nerviosas. Más de 8 millones de conos en el ojo son responsables de la visión del color, y sus tres tipos diferentes responden a tres longitudes de onda de luz diferentes: RGB (rojo-verde-azul, longitud de onda más larga rojo-medio-verde-azul longitud de onda corta). finalmente uno de los tres colores principales de todos los colores que conocemos. Sin embargo, también hay bandas de radiación electromagnética de longitud de onda larga y corta que no se pueden ver a simple vista, porque nuestros ojos simplemente no tienen «instrumentos» lo suficientemente sensibles como para poder detectar directamente la luz proveniente de estas longitudes de onda. La radiación con longitudes de onda más largas fuera del rango de luz visible de aproximadamente 380 nm a 780 nm está representada por radiación infrarroja, de microondas y de longitud de onda de radio, mientras que las longitudes de onda más cortas están representadas por ultravioleta, rayos X y rayos gamma.

Las cámaras de los telescopios pueden medirlos en luz visible, ultravioleta y/o infrarrojo, y también hay telescopios desarrollados específicamente para detectar rayos X y rayos gamma – la sensibilidad que ven, el propósito de la investigación que realizan y eso se determina por la construcción del equipo de apoyo. El telescopio espacial Hubble, por ejemplo, también es capaz de detectar radiación infrarroja, pero solo en el espectro de 0,8 micras a 2,5 micras, por otro lado, la tarea principal de James Webb es detectar radiación infrarroja, por lo que los cuatro instrumentos de medición medir en longitud de onda 0,6-28 μm. Los telescopios graban imágenes usando dos tipos diferentes de tecnología: usando filtros de banda ancha o de banda estrecha.

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filtros de banda ancha

Los filtros de banda ancha dividen el espectro en secciones más generales (longitud de onda más larga, media y corta), es decir, permiten que pase mucha radiación al mismo tiempo dentro de la sección especificada. Para colorear estas imágenes originalmente en blanco y negro, se asignan colores según la escala RGB durante la postproducción: en función de las longitudes de onda correspondientes, una imagen tomada del mismo objeto se coloreará de rojo, otra de verde y la tercera azul. Esto también significa que una estrella, planeta u otro fenómeno espacial debe capturarse en la cámara varias veces, utilizando diferentes filtros.

Así es como se lleva a cabo la traducción del infrarrojo, ultravioleta y otros «lenguajes» de los telescopios al «lenguaje» visible para el ojo humano.

En el caso del Hubble, el proceso es similar, pues aunque el telescopio puede medir en el rango visible, sus imágenes originales son en blanco y negro: según la explicación de la NASA, esto se debe, entre otras cosas, a que la intensidad de la luz de los objetos en el espacio se puede ver mejor en tonos de gris, por lo que las imágenes muestran incluso las pequeñas diferencias con mayor precisión.


Imágenes del Hubble de la galaxia espiral NGC 1365 (Imagen: NASA/ESA/Allan Sandage/John Bedke)

filtros de banda estrecha

Los filtros de banda estrecha, que a veces se utilizan en los telescopios espaciales antes de grabar imágenes, son adecuados para medir un rango de radiación más específico y más estrecho: estos filtros solo permiten la luz en un rango de longitud de onda estrecho. El uso de este método es esencial cuando los astrónomos buscan específicamente un elemento, por ejemplo, la presencia y la cantidad de oxígeno o hidrógeno dentro de un objeto. Los filtros de banda estrecha solo detectan radiación de longitudes de onda características para ese elemento, por lo que no es realmente posible traducir estas imágenes una por una en colores de escala de luz visible, sino que los diferentes registros de componentes rojo-verde-azul se asignan en función de la longitud de onda, en orden cromático. para colores específicos del espectro y como resultado podemos ver su combinación en imágenes a color.

En este caso, en cambio, la estética juega un papel más importante, es decir, las imágenes entran parcialmente en la categoría de arte,

Porque puede haber muchos elementos que radian en la misma longitud de onda, pero están representados por diferentes colores. Durante la detección de estrellas, a menudo se miden tres componentes: hidrógeno, oxígeno y azufre, cuyos espectros de emisión de azufre e hidrógeno pueden estar cerca uno del otro (el hidrógeno tiene varias líneas espectrales), pero para producir imágenes más emocionantes, cada componente tiene un color diferente, por lo que el resultado final no muestra la verdadera distribución de longitud de onda.

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Imágenes en color de los Pilares de la Creación en el Telescopio Espacial Hubble, a la izquierda en luz visible, a la derecha en infrarrojo (Imagen: NASA, ESA/Hubble, Hubble Heritage Team)

Colorear imágenes es un trabajo delicado y largo que, en el caso de un fenómeno espacial más complejo, podría llevar semanas completar, pero aún así es necesario y no solo para crear tomas impactantes e impresionar al público en general. En el trabajo de los investigadores, durante los análisis, puede ayudar mucho si pueden ver claramente todos los detalles en las imágenes y mostrar claramente la posición y la cantidad de los diferentes componentes frente a ellos. Los profesionales que producen las imágenes también pueden mejorar el éxito de la búsqueda.


Cefeidas (estrellas variables cefeidas) en imágenes del Hubble en blanco y negro (Imagen: NASA/ESA)

Por ejemplo, al colorear imágenes del telescopio espacial James Webb, los profesionales trabajan de la siguiente manera para la página JWST como se describe:

  • Primero, el objeto seleccionado se busca en el archivo de fotos, donde se puede encontrar información sobre el tipo de filtro utilizado junto a cada toma, y ​​luego se descargan las fotos correspondientes.
  • Cuando abren el archivo de imagen, aparece principalmente negro, porque las herramientas JWST son más sensibles y pueden manejar más luz que el ojo humano. Cada píxel de las imágenes del telescopio puede mostrar 65.000 tonos diferentes de gris. Así que las imágenes deben ser «estiradas» y comprimidas para que los profesionales puedan sacar su esencia
  • Las imágenes compuestas se crean combinando grabaciones de longitud de onda larga y longitud de onda más corta, pero antes de eso, cada imagen se escanea cuidadosamente y se eliminan los errores que puedan aparecer, es decir, se elimina el ruido de las imágenes.

La línea debajo de la imagen representa un error que se eliminará durante la edición (Imagen: NASA/JWST)
  • Luego viene el coloreado. El telescopio espacial James Webb ve el infrarrojo, por lo que los colores del rango visible para el ojo humano se asignan a las imágenes capturadas con cada filtro: rojo para las longitudes de onda más largas, verde para las medias y azul para las longitudes de onda más cortas, ordenando colores. Si la imagen final se compila a partir de más de tres tomas tomadas con diferentes filtros, también se utilizan los colores púrpura, verde azulado y naranja. Las dos cámaras principales del telescopio, MIRI (Medium Infrared Instrument, que mide en el rango del infrarrojo medio) y NIRCam (Near Infrared Camera), funcionan con varios filtros, el primero contiene 9 y el segundo 29. Las imágenes compuestas MIRI constan de tres a cuatro imágenes y NIRCam de cuatro a cinco imágenes.
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Imagen de los Pilares de la Creación antes del procesamiento (Imagen: NASA/JWST)

Los pilares de la creación en imágenes del telescopio espacial James Webb, con varios filtros (Imagen: NASA/JWST)

Los Pilares de la Creación se encuentran en varias etapas de edición y coloreado (Imagen: NASA/JWST)

El proceso no termina ahí, y la imagen final se afina y se equilibra el color para que los detalles se vean bien. Esta parte de la edición es menos estructurada y más subjetiva, pero el objetivo, es decir, preservar la integridad de la imagen y resaltar las partes científicamente importantes, determina el curso de acción. Los expertos pueden rotar la imagen («después de todo, no existe tal cosa como» más alto «en el espacio, escriben en el sitio web de JWST) y recortar la imagen para lograr un efecto impresionante «como una película».

(Imagen: NASA/CXC, NASA/ESA)


La NASA ha presentado las primeras imágenes de valor científico captadas por el Telescopio Espacial James Webb
Ya con las primeras imágenes, James Webb proporcionó a los astrónomos información sumamente importante, incluida la presencia de vapor de agua en la atmósfera de un planeta.


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