A James Webb Űrteleszkóp nemrégiben megdöbbentette a világot első képek a térről, beleértve a mélymezős kép amely minden eddiginél mélyebben mutatta be az infravörös univerzumot.
Tartalom
- Egy forgó szűrőkerék
- A fekete-fehér kombinálásával színt kapunk
- Egy szebb kép
- Mély mező látványa
- Az infravörös filozófiája
- Webb története
- Tudományos tudás és alkotói szabadság
De nem lehet egyszerűen egy távcsövet egy helyfoltra irányítani, és fényképet készíteni. A Webb által gyűjtött adatokat le kell fordítani az infravörösről a látható fényre, és képpé kell feldolgozni, mielőtt megosztanák azokat a nyilvánossággal.
Ajánlott videók
Az adatok gyönyörű képekké történő feldolgozása Joe DePasquale, az Űrteleszkóp Tudományos feladata. Institute, aki néhány első James Webb-kép feldolgozásáért volt felelős, beleértve az ikonikus mélységet is terület. Elmondta nekünk, mi kell ahhoz, hogy ez a hihetetlen adat életre keljen.
Összefüggő
- Tekintse meg a lenyűgöző képet, amelyet James Webb készített, hogy megünnepelje első születésnapját
- Egy galaxis, két nézet: nézze meg a Hubble és a Webb képeinek összehasonlítását
- A Szaturnusz, amilyennek még soha nem láttad, Webb távcsővel rögzítették
Egy forgó szűrőkerék
Adatgyűjtés a sokféle célpontról, amelyeket James Webb fog megfigyelni, a fekete lyukaktól egészen a exobolygók, műszereinek képesnek kell lenniük különböző hullámhosszú mérések leolvasására a infravörös. Ehhez a műszerei fel vannak szerelve szűrőkerekek, amelyek különböző anyagokból készült karusszelek, amelyek mindegyike különböző hullámhosszú fényt enged át.
A tudósok kiválasztják, hogy milyen műszereket és milyen hullámhosszakat kívánnak használni megfigyeléseikhez, a szűrőkerekek pedig forogva helyezik a megfelelő elemet a műszer érzékelői elé. Bár a mozgó alkatrészek beépítése egy ilyen összetett technológiába mindig kockázatos, a mérnökök jól begyakorolják az ilyen típusú eszközökkel való munkát. hardver mára, mivel hasonló szűrőkereket használnak más űrtávcsövekben is, mint például a Hubble Űrteleszkóp és a Chandra X-ray Observatory.
MIRI szűrőkerék (minősítő modell) a James Webb űrteleszkóphoz
"Hihetetlen, hogy ezekben az űrhajókban vannak ezek a mozgó alkatrészek, amelyek évekig működnek, repülésre készek és sugárzásállóak" - mondta DePasquale.
Amikor Webb egy célt figyel meg, először egy szűrőt használ, majd egy másikat, majd szükség esetén még többet. Webb első mélymezős képéhez hat szűrőt használt, amelyek mindegyike fekete-fehér képet eredményez. Mindegyik szűrőt kétórás expozícióhoz használtuk, összesen 12 órányi megfigyelési időt hozzáadva.
Az adatok összegyűjtése után elküldik azokat a műszercsoportoknak előfeldolgozásra; majd a DePasquale-nak szállítják. „Hat különálló képet kap, amelyek mindegyike annak a szűrőnek felel meg, amellyel készült” – mondta. Az ő feladata, hogy ezt a hat fekete-fehér képet az űr egyik lenyűgöző képévé varázsolja, amelyet szeretünk megcsodálni.
A fekete-fehér kombinálásával színt kapunk
DePasquale változó számú képet kap attól függően, hogy hány szűrőt választottak a kutatók, majd ezeket egyetlen képpé egyesíti. Ezekből a szűrőkből származó adatokat színcsatornákra leképezve színes képet hoz létre. Ehhez a munkához olyan általános célú grafikus szerkesztő szoftverek kombinációját fogja használni, mint az Adobe Photoshop és speciális csillagászati szoftverek, mint például a PixInsight, amelyet eredetileg amatőr asztrofotózáshoz fejlesztettek ki.
A szűrők mindenféle módon leképezhetők a csatornákra, de általában DePasquale azt mondja, hogy leképezi a piros, zöld és kék csatornákat vagy RGB-t, amelyeket általában digitális képekhez használnak.
"A dolgok RGB-ben való kombinálása általában a legtermészetesebb képet hoz létre, mivel ez szemünk természetének és a fény érzékelésének köszönhető" - mondta. „A szemünkben vannak olyan kúpsejtek, amelyek reagálnak a vörös, zöld és kék fényre. Tehát a szemünk már készen áll arra, hogy így értelmezze a világot.”
A mélymezős képen a hat szűrőt vette – F090W, F150W, F200W, F277W, F356W és F444W, amelyek a megfigyelésük hullámhosszáról kaptak nevet. és a két legrövidebb hullámhosszú szűrőt kékre, a két közepes hullámhosszú szűrőt zöldre, a két leghosszabb hullámhosszú szűrőt zöldre kombinálta. Ezeket azután az Adobe Photoshop képernyőkeverési módjával kombinálják, amely a rétegeket összeadva színes képet készít.
Más képeken, például a Webb képén Carina köd, amelyet a DePasquale kollégája, Alyssa Pagan dolgozott fel, a hat különböző szűrő mindegyikéhez saját színt rendeltek, hogy a köd összes jellemzőjét kiemelje. De ez nem működött olyan jól a mélymezőn.
"Megpróbáltam minden szűrőnek saját egyedi színt adni" - mondta DePasquale. „Ez szép képet alkothat, de a mélymező esetében ez nem működött jól. Különös színes műtermékeket hozott létre, és a galaxisok nem úgy jelentek meg, ahogy kellett volna. Így hát ezt a megközelítést választottam, és természetesebb színes képet varázsolt számomra.”
Egy szebb kép
Éppen ezért a képfeldolgozó munka művészi érintést és tudományos megértést igényel. A processzor feladata egy olyan kép létrehozása, amely pontosan reprezentálja az adatokat, és vizuálisan is tetszetős.
A különböző szűrőkből származó adatok egyesítése után a DePasquale a kép színszintjének beállításán dolgozik, hogy valami vonzó legyen, de csillagászati elveken alapuló módon. Amikor a Webb mélymezős képről volt szó, a színeket úgy állította be, hogy egy adott spirálgalaxist használt fehér referenciapontként és egy üres égboltot szürke háttérként.
„Ha van egy mélymezős képünk vagy egy képünk sok galaxissal a háttérben, az én megközelítésem általában az arccal a spirálgalaxisokat használjuk a teljes kép fehér referenciapontjaként” – mondta magyarázta.
"Ez azért van, mert az arccal a spirálgalaxisok a csillagok teljes populációját jelenítik meg, a legfiatalabb csillagoktól a legidősebb csillagokig, és minden színt képviselnek, ami a csillagokon belül lehetséges" - mondta. „Tehát a fiatal sztárok fényes kékjétől a régies sárgás csillagokig és minden, ami a kettő között van, felé haladunk. Tehát ha ezt használod fehér referenciapontként, akkor összességében igazán szépen kiegyensúlyozott képet kapsz."
Mély mező látványa
Eddig csak két obszervatóriumunk van, amelyek képesek mélymezős képek készítésére: a Hubble és a Webb. A Hubble a látható fény tartományában, míg a Webb az infravörös tartományban működik, de mindkettő távoli galaxisokat néz az égbolt homályos részein. Érdekes összehasonlítani az egyes mélymezők megjelenését, és megnézni, miben különböznek egymástól.
A Webb képeinek egyedi megjelenésük lesz más teleszkópok, például a Hubble képeihez képest. Ez leginkább a fényes csillagok megjelenési módján észrevehető, jellegzetes nyolcágú diffrakciós tüskéikkel. Ez annak köszönhető, hogy a Webb tükör alakja és a teleszkóppal rögzített képek velejárója.
De összességében DePasquale azt állítja, hogy általános összhangra törekszik a Webb és a Hubble által gyűjtött képek között. Végül is az adatok gyűjtésének módjától függetlenül a leképezett objektumok hasonlóak.
Ami a mélymezős képeket illeti, „ez az, amivel sok éve dolgozom” – mondta DePasquale. „Tehát van egyfajta intuitív érzékem arról, hogyan kell kinéznie. És tudom, hogy egy arccal a spirálgalaxisnak bizonyos kinézetűnek kell lennie, a távoli foltoknak bizonyos árnyalatot kell kapniuk, és mindennek természetesnek kell lennie a kettő között.”
Az infravörös filozófiája
Az egyik nagy különbség a Webb és a Hubble között az, hogy a Webb még távolabbi galaxisokat is képes megnézni mint a Hubble, és ezek közül a galaxisok közül sok olyan távol van, hogy fényük nagyon hosszú ideig tart, míg eljut hozzánk. Ahogy az univerzum ez idő alatt tágul, ez a fény a látható fény hullámhosszai közül az infravörösbe tolódik el a vöröseltolódásnak nevezett folyamat során.
Ez egy rejtélyt vet fel: Hogyan jelenítsenek meg a képfeldolgozók egy láthatatlan galaxist szemünkbe a vöröseltolódás miatt, de ami látható fényt bocsátana ki, ha előtte lenne minket? A Webb mélymező tele van ilyen vöröseltolódású galaxisokkal, és még a képen látható, viszonylag közelebbi fő galaxishalmaz is vöröseltolódású.
„Vannak, akiknek filozófiai vitája lesz a képen látható színekről, mert a galaxishalmaz már négy és fél milliárd fényévnyire van tőle. Tehát technikailag vöröseltolódásnak kellene lennie. Ennek sokkal pirosabbnak kell lennie, mint amilyennek látszik” – mondta DePasquale.
Ehelyett azonban úgy dönt, hogy az adatokat oly módon jeleníti meg, hogy mérsékelje a vöröseltolódást, és szélesebb színválasztékot használ, hogy több információt adjon.
„Ahelyett, hogy az egész képet vörös színűre festenénk, készítsük el azt a spirálgalaxist, amit látunk. ez a fehér referenciapont, így a klaszter most sárga helyett fehér lesz” – mondta mondott. „És akkor színinformációkat kapsz minden mástól, ami mögötte áll. Tehát a nagyon-nagyon távoli galaxisok most vörös pontokként jelennek meg ezen a képen, és a többi közelebbi dolog kevésbé vörös.”
Webb története
Ez a megközelítés nem csak abban segít a nézőknek, hogy meglássák a galaxisok sokféleségét a mélymezőben, hanem kiemeli Webb sajátos képességeit is.
„A Webb története az, hogy látja a távoli, távoli galaxisokat, míg a Hubble eljut arra a pontra, hogy már nem látja őket, mert vöröseltolódásuk infravörös fénybe vált” – mondta.
Ez a képesség, hogy megkeressük ezeket a nagy vöröseltolódású galaxisokat, az, ami lehetővé teszi Webbnek, hogy meglásson néhányat a legkorábbi galaxisok közül, amelyek a nagyon fiatal univerzumban alakultak ki. Nem arról van szó, hogy Webb egyszerűen erősebb, mint a Hubble, hanem arról, hogy az elektromágneses spektrum különböző részeit nézik.
Ezt bonyolítja az a tény, hogy Webb felbontása a vizsgált hullámhossz alapján változik. Hosszabb hullámhosszon a képei kisebb felbontásúak. De ez a kapcsolat a hullámhossz és a felbontás között nem feltétlenül rossz dolog a mélymezős képekkel való munka során.
„Jól működik a mélymezős képeknél, mert a leghosszabb hullámhosszakon az észlelt galaxisok igazából a halványak vagy az igazán porosak, és lehet, hogy kezdetben nem sok a szerkezetük." DePasquale mondott. "Tehát ha egy kicsit kevésbé határozottak, akkor valójában nagyon természetesnek tűnik a képen."
Tudományos tudás és alkotói szabadság
A DePasquale-hoz hasonló képfeldolgozók munkája gyakran az első módja annak, hogy a nagyközönség részt vegyen az űrtudományban, ezért fontos, hogy egyszerre legyen pontos és vonzó. Ehhez bizonyos fokú bizalomra van szükség a kutatást végző tudósok és a munkát a nyilvánosság előtt bemutató feldolgozók között.
De tapasztalatai szerint a legtöbb tudós örömmel látja, hogy munkájukat színes képekké alakítják. „Karrierem ezen a pontján eljutottam arra a pontra, ahol megadatott az alkotói szabadságom, hogy szép képet alkossak, de az emberek bíznak hogy elég jól ismerem a tudományt ahhoz, hogy szép színes képet alkossak, ami egyben tudományos történetet is mesél” – mondta DePasquale.
Jó példa volt az első James Webb-képekre adott reakció. Nem csak az űrszakértők várták izgatottan az új távcsőben rejlő lehetőségeket; a nagyközönség tagjait a világ minden tájáról szintén elképedve látták a kozmosz eme lenyűgöző új nézeteit.
Ez csak a kezdete annak, amit Webbtől látni fogunk, és a következő hónapokban még rengeteg képet fogunk megosztani a távcsőről.
DePasquale szerint az első képekre adott közvélemény minden olyan volt, amit remélt. „Csodálatos volt látni. Szó szerint mindenhol ott vannak. Minden helyen a Times Square-en voltak kiállítva. Hihetetlen volt.”
Szerkesztői ajánlások
- James Webb ősi port fedez fel, amely a legkorábbi szupernóvákból származhat
- Nagyítson rá a lenyűgöző James Webb képre, és lásson egy 13,4 milliárd évvel ezelőtt keletkezett galaxist
- James Webb felfedezi a valaha felfedezett legtávolabbi aktív szupermasszív fekete lyukat
- James Webb nyomokat fedez fel az univerzum nagyszabású szerkezetére
- James Webb fontos molekulát észlel a lenyűgöző Orion-ködben
