טלסקופ החלל ג'יימס ווב הדהים לאחרונה את העולם באמצעותו תמונות ראשונות של חלל, כולל א תמונת שדה עמוק שהראה את היקום האינפרא אדום בצורה מעמיקה יותר מאי פעם.
תוכן
- גלגל מסתובב של מסננים
- שילוב של שחור ולבן ליצירת צבע
- תמונה שנראית טוב יותר
- מראה של שדה עמוק
- פילוסופיה של האינפרא אדום
- הסיפור של ווב
- ידע מדעי וחופש יצירתי
אבל אתה לא יכול פשוט לכוון טלסקופ לעבר חלקת חלל ולצלם תמונה. יש לתרגם את הנתונים שנאספו על ידי Webb מהאינפרא אדום ואל האור הנראה ולעבד אותם לתמונה לפני שניתן יהיה לשתף אותם עם הציבור.
סרטונים מומלצים
עיבוד הנתונים הללו לתמונות יפות הוא תפקידו של ג'ו דה-פסקואל ממדעי טלסקופ החלל המכון, שהיה אחראי על עיבוד כמה מהתמונות הראשונות של ג'יימס ווב כולל העומק האיקוני שדה. הוא אמר לנו מה נדרש כדי לגרום לנתונים המדהימים האלה להתעורר לחיים.
קָשׁוּר
- ראו את התמונה המהממת שצילם ג'יימס ווב כדי לחגוג את יום הולדתו הראשון
- גלקסיה אחת, שתי תצוגות: ראה השוואה של תמונות מהאבל ומ-ווב
- שבתאי כפי שמעולם לא ראית אותו לפני כן, נלכד על ידי טלסקופ ווב
גלגל מסתובב של מסננים
לאסוף נתונים על סוגים רבים ושונים של מטרות שג'יימס ווב יצפה בהם, מחורים שחורים ועד כוכבי הלכת, המכשירים שלו צריכים להיות מסוגלים לבצע קריאות באורכי גל שונים בתוך אינפרא אדום. לשם כך, המכשירים שלו חמושים
גלגלי סינון, שהן קרוסלות מחומרים שונים שכל אחת מאפשרת לאורכי גל שונים של אור לעבור דרכן.מדענים בוחרים באילו מכשירים ובאילו אורכי גל הם רוצים להשתמש לתצפיות שלהם, וגלגלי המסנן מסתובבים כדי לשים את האלמנט המתאים לפני חיישני המכשיר. בעוד שהכנסת חלקים נעים לתוך פיסת טכנולוגיה כה מורכבת היא תמיד סיכון, מהנדסים מתאמנים היטב בעבודה עם סוג זה של חומרה עד עכשיו, שכן גלגלי סינון דומים משמשים בטלסקופים אחרים מבוססי חלל כמו טלסקופ החלל האבל ומצפה רנטגן צ'אנדרה.
גלגל מסנן MIRI (דגם הסמכה) עבור טלסקופ החלל ג'יימס ווב
"זה מדהים שלחלליות האלה יש את החלקים הנעים האלה שממשיכים לתפקד במשך שנים והם מוכנים לטיסה ומוקשים בקרינה", אמר דפאסקוואל.
כאשר ווב צופה ביעד, הוא יראה תחילה באמצעות מסנן אחד, אחר כך אחר, ולאחר מכן יותר במידת הצורך. לתמונת השדה העמוק הראשונה של ווב, היא לקחה נתונים באמצעות שישה פילטרים, שכל אחד מהם מייצר תמונה בשחור-לבן. כל מסנן שימש לחשיפה של שעתיים, והסתכם בסכום כולל של 12 שעות תצפית.
לאחר איסוף הנתונים, הם נשלחים לצוותי מכשירים לעיבוד מקדים; לאחר מכן, הוא נמסר ל-DePasquale. "אתה מקבל שש תמונות בודדות, כל אחת מתאימה לפילטר שאיתו היא צולמה", אמר. המשימה שלו היא להפוך את שש התמונות בשחור-לבן לאחת מתמונות החלל המדהימות שאנו אוהבים להתפעל.
שילוב של שחור ולבן ליצירת צבע
DePasquale יקבל מספר משתנה של תמונות בהתאם לכמה פילטרים בחרו החוקרים, ואז הוא ישלב אותם לתמונה אחת. על ידי מיפוי נתונים ממסננים אלה על ערוצי צבע, הוא יוצר תמונה צבעונית. לעבודה זו, הוא ישתמש בשילוב של תוכנות עריכת גרפיקה לשימוש כללי כמו Adobe Photoshop ו תוכנה אסטרונומית מיוחדת כמו PixInsight, שפותחה במקור עבור צילום אסטרונומי חובב.
ניתן למפות את המסננים על ערוצים בכל מיני דרכים, אבל בדרך כלל, DePasquale אומר שהוא ימפה על הערוצים האדומים, הירוקים והכחולים, או RGB, המשמשים בדרך כלל לתמונות דיגיטליות.
"שילוב של דברים ב-RGB בדרך כלל יוצר את התמונה בעלת המראה הטבעי ביותר, מכיוון שזה נובע מאופי העיניים שלנו והאופן שבו הן תופסות אור", אמר. "יש לנו תאי חרוט בעיניים שמגיבים לאור אדום, ירוק וכחול. אז העיניים שלנו כבר מוכנות לפרש את העולם כך".
בתמונת השדה העמוק, הוא לקח את ששת המסננים - F090W, F150W, F200W, F277W, F356W ו-F444W, שנקראים על שם אורך הגל שבו הם צופים - ושילב את שני מסנני אורך הגל הקצרים ביותר לכחול, שני מסנני אורך הגל הבינוניים לירוק, ושני מסנני אורך הגל הארוכים ביותר לירוק. אלה משולבים לאחר מכן באמצעות מצב מיזוג המסך ב-Adobe Photoshop, אשר מוסיף את השכבות יחד ליצירת תמונה צבעונית.
בתמונות אחרות, כמו תמונת Webb של ערפילית קארינה, שעובדה על ידי עמיתה של DePasquale, אליסה פגן, לכל אחד מששת המסננים השונים הוקצה צבע משלו כדי לבחור את כל התכונות השונות של הערפילית. אבל זה לא עבד כל כך טוב לתחום העמוק.
"ניסיתי לתת לכל פילטר את הצבע הייחודי שלו", אמר דפאסקוואל. "זה יכול ליצור תמונה נחמדה, אבל במקרה של השדה העמוק זה באמת לא עבד טוב. זה יצר כמה חפצי צבע מוזרים וגלקסיות לא הופיעו כמו שצריך. אז הלכתי עם הגישה הזו, והיא יצרה לי תמונה צבעונית בעלת מראה טבעי יותר."
תמונה שנראית טוב יותר
זו הסיבה שעבודת עיבוד תמונה דורשת מגע אמנותי כמו גם הבנה מדעית. תפקידו של מעבד הוא ליצור תמונה שגם מייצגת במדויק את הנתונים וגם מושכת חזותית.
לאחר ששולבו נתונים מפילטרים שונים, DePasquale עובד על התאמת רמות הצבע של התמונה כדי להפוך משהו אטרקטיבי, אבל בצורה שמבוססת על עקרונות אסטרונומיים. כשזה הגיע לתמונת השדה העמוק של ווב, הוא התאים את הצבעים על סמך שימוש בגלקסיה ספירלית מסוימת כנקודת ההתייחסות הלבנה וחלקת שמים ריקה כרקע האפור.
"כשיש לנו תמונה של שדה עמוק או תמונה עם הרבה גלקסיות ברקע, הגישה שלי בדרך כלל זה להשתמש בגלקסיות ספירליות מול פנים כנקודת התייחסות לבנה עבור התמונה כולה", הוא הסביר.
"זה בגלל שגלקסיות ספירליות מול פנים יציגו אוכלוסייה שלמה של כוכבים, מהכוכבים הצעירים ביותר ועד הכוכבים העתיקים ביותר, המייצגים את כל הצבעים האפשריים בתוך כוכבים", אמר. "אז אנחנו עוברים מהכחול הבהיר של כוכבים צעירים לכוכבים צהבהבים ותיקים וכל מה שביניהם. אז אם אתה משתמש בזה כנקודת ההתייחסות הלבנה שלך, זה נותן לך תמונה מאוזנת ממש יפה בסך הכל."
מראה של שדה עמוק
עד כה, יש לנו רק שני מצפה כוכבים המסוגלים ליצור תמונות שדה עמוקות: האבל ו-ווב. האבל פועל בטווח האור הנראה, בעוד ווב פועל באינפרא אדום, אך שניהם צופים בגלקסיות רחוקות בחלקים אפלוליים של השמים. מעניין להשוות את המראה של שדות עמוקים מכל אחד ולראות במה הם שונים.
לתמונות של Webb יהיה מראה ייחודי משלהן בהשוואה לתמונות מטלסקופים אחרים כמו האבל. הדבר בולט ביותר באופן שבו מופיעים כוכבים בהירים, עם קוצי העקיפה המובהקים שלהם עם שמונה קצוות. זאת בשל ה צורת המראה של ווב והיא אינהרנטית לתמונות שצולמו בטלסקופ.
אבל בסך הכל, DePasquale אומר שהוא שואף לעקביות כללית בין תמונות שנאספו על ידי Webb לבין אלה שנאספו על ידי האבל. אחרי הכל, ללא קשר לאופן איסוף הנתונים, האובייקטים שמצולמים דומים.
כשזה מגיע לתמונות שדה עמוקות, "זה משהו שעבדתי איתו במשך שנים רבות", אמר דפאסקוואל. "אז יש לי תחושה אינטואיטיבית של איך זה צריך להיראות. ואני יודע שלגלקסיה ספירלית מול הפנים צריכה להיות לה מראה מסוים, לכתמים הרחוקים צריך להיות גוון מסוים, וכל מה שביניהם צריך להיראות טבעי."
פילוסופיה של האינפרא אדום
הבדל אחד גדול בין ווב להאבל הוא שווב מסוגל להסתכל על גלקסיות רחוקות עוד יותר מאשר האבל, ורבות מהגלקסיות הללו כל כך רחוקות שלאור שלהן לוקח הרבה מאוד זמן להגיע אלינו. כשהיקום מתרחב בזמן זה, אור זה מוזז אל מחוץ לאורכי הגל של האור הנראה אל האינפרא אדום בתהליך הנקרא הסטה לאדום.
זה מעלה חידה: כיצד צריכים מעבדי תמונה להציג גלקסיה שתהיה בלתי נראית לעינינו בגלל הסחה לאדום, אבל זה היה מפיץ אור נראה אם זה היה מול לָנוּ? השדה העמוק של Webb מלא בגלקסיות כאלה שהוסטו לאדום, ואפילו צביר הגלקסיות הראשיות הקרובות יותר בתמונה מוזז גם כן לאדום.
"לחלק מהאנשים יהיה ויכוח פילוסופי לגבי הצבעים בתמונה הזו, כי צביר הגלקסיות כבר נמצא במרחק של ארבעה וחצי מיליארד שנות אור. אז מבחינה טכנית זה צריך לעבור הסטה לאדום. זה צריך להיות הרבה יותר אדום ממה שזה נראה", אמר דפאסקוואל.
אבל במקום זאת הוא בוחר להציג את הנתונים באופן שיפחית את ההיסט לאדום ומשתמש במגוון רחב יותר של צבעים כדי לתת מידע נוסף.
"במקום לגרום לתמונה כולה להיות גבס אדום מעליה, בואו ניצור את הגלקסיה הספירלית שאנו רואים בה תמונה זו היא נקודת ההתייחסות הלבנה, כך שהאשכול הופך כעת לבן במקום צהוב", הוא אמר. "ואז אתה מקבל מידע צבע מכל השאר מאחורי זה. אז הגלקסיות הרחוקות, באמת, מופיעות כעת כנקודות אדומות בתמונה הזו, ודברים אחרים שקרובים יותר הם פחות אדומים."
הסיפור של ווב
גישה זו לא רק עוזרת לצופים לראות את מגוון הגלקסיות בשדה העמוק, אלא גם מדגישה את היכולות המיוחדות של ווב.
"הסיפור עם ווב הוא שהוא יכול לראות את הגלקסיות הרחוקות, הרחוקות, בעוד האבל מגיע לנקודה שהוא כבר לא יכול לראות אותן כי הן התחלפו לאדום לאור אינפרא אדום", אמר.
היכולת הזו לחפש את הגלקסיות הגבוהות האלה בהיסט לאדום היא מה שתאפשר לווב לראות כמה מהגלקסיות המוקדמות ביותר שנוצרו ביקום הצעיר מאוד. זה לא שווב פשוט חזק יותר מהאבל, אלא שהם מסתכלים על חלקים שונים של הספקטרום האלקטרומגנטי.
זה מסובך בגלל העובדה שהרזולוציה של ווב משתנה על סמך אורך הגל שהוא מסתכל עליו. באורכי גל ארוכים יותר, התמונות שלו ברזולוציה נמוכה יותר. אבל הקשר הזה בין אורך גל ורזולוציה אינו בהכרח דבר רע לעבודה עם תמונות בשדה עמוק.
"זה עובד היטב עבור תמונת השדה העמוק מכיוון שבאורכי הגל הארוכים ביותר הגלקסיות שאתה מזהה הן באמת החלשים, או המאובקים באמת, ואולי אין להם הרבה מבנה מלכתחילה", דפסקוואל אמר. "אז אם הם קצת פחות פתורים, זה בעצם נראה מאוד טבעי בתמונה."
ידע מדעי וחופש יצירתי
עבודתם של מעבדי תמונה כמו DePasquale היא לעתים קרובות הדרך הראשונה שבה חברי הציבור עוסקים במדעי החלל, ולכן חשוב שהיא תהיה מדויקת ומושכת כאחד. זה דורש מידה של אמון בין המדענים המבצעים את המחקר לבין המעבדים שמציגים את העבודה הזו לציבור.
אבל מניסיונו, הוא אומר, רוב המדענים שמחים לראות את עבודתם מתורגמת לתמונות צבעוניות. "בשלב זה של הקריירה שלי, הגעתי לנקודה שבה ניתן לי חופש יצירתי ליצור תמונה יפה, אבל אנשים סומכים על שאני מכיר את המדע מספיק טוב כדי להיות מסוגל ליצור תמונה צבעונית יפה שמספרת גם סיפור מדעי", אמר דפסקוואל.
התגובה לתמונות הראשונות של ג'יימס ווב הייתה דוגמה לכך. לא רק מומחי חלל התרגשו לראות את הפוטנציאל של הטלסקופ החדש הזה; גם חברי הציבור מרחבי העולם נדהמו לראות את ההשקפות החדשות והמרתקות הללו של הקוסמוס.
זו רק ההתחלה של מה שנראה מ-Webb, עם עוד הרבה תמונות מהטלסקופ שישתפו במהלך החודשים הקרובים.
דפסקוואל אומר שהתגובה הציבורית לתמונות הראשונות היא כל מה שהוא קיווה לו. "זה היה מדהים לראות. הם ממש בכל מקום. הם הוצגו בטיימס סקוור, מכל המקומות. זה היה מדהים".
המלצות עורכים
- ג'יימס ווב מבחין באבק עתיק שיכול להיות מהסופרנובות המוקדמות ביותר
- התקרב לתמונה המדהימה של ג'יימס ווב כדי לראות גלקסיה שנוצרה לפני 13.4 מיליארד שנים
- ג'יימס ווב מזהה את החור השחור הסופר-מאסיבי הפעיל הרחוק ביותר שהתגלה אי פעם
- ג'יימס ווב מזהה רמזים למבנה בקנה מידה גדול של היקום
- ג'יימס ווב מזהה מולקולה חשובה בערפילית אוריון המדהימה
