【环球报资讯】美国宇航局的科学太空照片背后的艺术

Pagan称这项工作是数据、经过几十年科学研究建立起来的美学原则和主观品味之间的“合作”。这种合作是必要的，原因有很多，尤其是韦伯和被观测天体之间的巨大距离。为了看得更远，JWST使用了红外光谱。因为人们不能看到红外线，所以像Pagan这样的研究人员必须做出选择，如何将数据转化为可见的东西。通过了解这些选择，观众可以解码更多的信息，而不仅仅是美丽的图像本身。

例如，颜色是Pagan经常遇到的问题。JWST捕获了多次曝光的窄带数据，这意味着红外光谱中非常小的波长范围与特定元素的存在相关--氢、硫和氧的形式。然后根据一个叫做色度排序的原则对这些元素进行着色。较短的波长，如氧气，被分配给较短波长的颜色，如蓝色，等等。然后将这些颜色叠加在一起，形成图像的基础。

然而，由于氢和硫波段都与红色色调相关，氢通常被赋予一个较黄的过滤器，以便在最终产品中产生更清晰的细节。这就产生了"哈勃调色板"--之所以被称为"哈勃调色板"，是因为它是由早期的望远镜推广的。

(资料图片)

这些图像有时被称为"假"颜色。但是，Pagan强调，这些颜色是真实数据的代表。有了正确的知识，科学家和普通人都可以像阅读地图一样阅读它们。例如，在韦伯的船底座星云图像中，很明显，下部的红色部分以氢气和硫磺为主，而上部的蓝色部分则以氧气为主。

在应用了这些基础颜色之后，事情就变成了 “品味的问题”，Pagan说。她可能会将整个调色板的光谱向上或向下移动，使蓝色看起来更像紫色，反之亦然。对比度可能会提高，就像在船底座星云的情况下，使互补的颜色变得突出。还有更多的客观变化，如清理任何人工制品，如望远镜产生的散射光，但在这一点上，两个处理器可能得出不同的图像。“我特别喜欢让事物感觉更加空灵和神奇，”Pagan说。“我的方法有一种异想天开的感觉--因为那是太空！”

唤起对空间图像的理性和情感反应的努力并不是全新的。视觉文化学者Elizabeth Kessler博士已经写了一本关于这些图像如何唤起崇高感的书--一种对超出人类理解的东西的敬畏感--部分是通过将它们与我们已经熟悉的图像联系起来。在《Picturing the Cosmos》一书中，她研究了哈勃团队的视觉开发人员是如何试图通过将它们与景观联系起来，使人们理解浩瀚的太空的。

这种做法在JWST中得到了延续。Kessler的书的封面图片是哈勃的船底座星云图片，JWST相当紧密地复制了它。在原图中，这幅图被描述为描绘了“山丘和山谷”。新的图像也被称为类似的术语，被NASA俗称为 “宇宙悬崖”。

不过，以这种方式呈现船底座星云，也是一个美学决定。在接受The Verge采访时，Kessler强调了剪裁和方向的决定。“（星云内）有许多区域，你可以展示恒星的诞生。但他们选择了这个区域，并以云的边缘创造出这个地平线的方式来构图，”她说。

值得注意的是，太空中没有“向上”，虽然从地面拍摄的图像通常以顶部的北方为方向，但北方对轨道望远镜来说没有任何意义。Kessler指出，图像的方向本来可以反过来，把尘埃云变成 “从你的屏幕上渗出来的东西”。相反，它是“宇宙的悬崖”，反映了一些熟悉的东西，而不是陌生的、可能令人反感的东西。

“这个方向几乎是在一开始就决定的，因为它感觉最自然，”Pagan说。“它需要接地气。感觉它需要成为一座山。”

Pagan的意图是使图像对日常观众来说"可消化"，同时保持其魔力。Kessler说，图像处理器的类比工作是“非常有帮助的。我们所看的东西的规模，它的巨大，是人类无法理解的。在我们的经验中，最接近的东西是像这些在我们头上晃动的山”。

哈勃和韦伯美学并不是科学家或专业和业余天体摄影家采取的唯一方法。它在地面上的摄影师中很受欢迎，据公共科学传播者Dylan O'Donnell说，部分原因是使用窄带方法有助于避免光污染的问题。地面上的相机将被来自建筑物和街道的光线所淹没。但是通过切断所有的东西，除了一个非常小的波段，“它允许人们在首都的中心地带拍摄看起来像哈勃图像的图像，”O'Donnell说。但是，就像他们决定捕捉什么和在什么方向一样，处理器可以使用各种调色板来解释这些窄带过滤器。例如，另一种流行的方法是 “CFHT调色板”，以加拿大法国夏威夷望远镜命名。

哈勃调色板

CFHT调色板

哈勃调色板和CFHT调色板之间的差异主要来自于色度排序的复杂化。哈勃根据不同的潜在波长给氢气一个较黄的过滤器，而CFHT则把硫推到色谱的上游，导致绿紫色的星云，突出了不同的细节。“这并没有改变科学，”CFHT天文学家Heather Flewelling说。“它只是使某些特征更加明显。”

有许多不同的波长和过滤器的潜在组合，所有这些都会导致不同的数据显示方式--以及不同的审美体验。O'Donnell创建了一个预览工具，帮助天文摄影师快速尝试不同的方法，并让普通人看到许多选项之间的区别。

在滤镜之间的选择是一个偏好的问题。虽然O'Donnell说大多数人喜欢尽可能地保持自然状态，但他自己的作品也突出了使用"假"颜色来突出细节的好处，就像他的两张鹰状星云的图片--一张使用真彩色，一张使用哈勃调色板。通过比较，后者在展示结构和深度方面的好处变得很明显。在哈勃调色板的蓝色背景下，黄白色的尘埃非常突出，显得更加细致，而在真彩色版本中，各种粉红色的色调显得更加平淡，更难以解析。

哈勃调色板

更自然色彩的图像

尽管它可能很有用，但鹰状星云说哈勃调色板由于其普遍使用而显得"有点老套"，他个人普及了一种组合方法，即在捕捉绿色可见光波长的同时捕捉氢气和氧气窄带。

而JWST本身也在产生一些可能令一些人意想不到的颜色的图像。最近，发布了几张木星的图像，其中最重要的是使该行星看起来是蓝色的。尽管哈勃拍摄的木星图像同时出现了蓝色和红色，但在最新的图像中，由于反射的阳光，即使是著名的红斑也显得很白。Pagan说，其调色板的目的可能是为了突出极光，而极光在对比中确实显得很红。

对Kessler来说，这表明韦伯的图像可能不会继续太紧跟哈勃的路径。“我很好奇，看看会有什么结果，”她说。“如果有更多的人会走这个方向。”

韦伯的方向将是由数据和人共同做出的一系列决定，是几个世纪的视觉文化--以及数十亿年的光在太空中旅行--的结合。