【環球報資訊】美國宇航局的科學太空照片背后的藝術

Pagan稱這項工作是數據、經過幾十年科學研究建立起來的美學原則和主觀品味之間的“合作”。這種合作是必要的，原因有很多，尤其是韋伯和被觀測天體之間的巨大距離。為了看得更遠，JWST使用了紅外光譜。因為人們不能看到紅外線，所以像Pagan這樣的研究人員必須做出選擇，如何將數據轉化為可見的東西。通過了解這些選擇，觀眾可以解碼更多的信息，而不僅僅是美麗的圖像本身。

例如，顏色是Pagan經常遇到的問題。JWST捕獲了多次曝光的窄帶數據，這意味著紅外光譜中非常小的波長范圍與特定元素的存在相關--氫、硫和氧的形式。然后根據一個叫做色度排序的原則對這些元素進行著色。較短的波長，如氧氣，被分配給較短波長的顏色，如藍色，等等。然后將這些顏色疊加在一起，形成圖像的基礎。

然而，由于氫和硫波段都與紅色色調相關，氫通常被賦予一個較黃的過濾器，以便在最終產品中產生更清晰的細節。這就產生了"哈勃調色板"--之所以被稱為"哈勃調色板"，是因為它是由早期的望遠鏡推廣的。

(資料圖片)

這些圖像有時被稱為"假"顏色。但是，Pagan強調，這些顏色是真實數據的代表。有了正確的知識，科學家和普通人都可以像閱讀地圖一樣閱讀它們。例如，在韋伯的船底座星云圖像中，很明顯，下部的紅色部分以氫氣和硫磺為主，而上部的藍色部分則以氧氣為主。

在應用了這些基礎顏色之后，事情就變成了 “品味的問題”，Pagan說。她可能會將整個調色板的光譜向上或向下移動，使藍色看起來更像紫色，反之亦然。對比度可能會提高，就像在船底座星云的情況下，使互補的顏色變得突出。還有更多的客觀變化，如清理任何人工制品，如望遠鏡產生的散射光，但在這一點上，兩個處理器可能得出不同的圖像。“我特別喜歡讓事物感覺更加空靈和神奇，”Pagan說。“我的方法有一種異想天開的感覺--因為那是太空！”

喚起對空間圖像的理性和情感反應的努力并不是全新的。視覺文化學者Elizabeth Kessler博士已經寫了一本關于這些圖像如何喚起崇高感的書--一種對超出人類理解的東西的敬畏感--部分是通過將它們與我們已經熟悉的圖像聯系起來。在《Picturing the Cosmos》一書中，她研究了哈勃團隊的視覺開發人員是如何試圖通過將它們與景觀聯系起來，使人們理解浩瀚的太空的。

這種做法在JWST中得到了延續。Kessler的書的封面圖片是哈勃的船底座星云圖片，JWST相當緊密地復制了它。在原圖中，這幅圖被描述為描繪了“山丘和山谷”。新的圖像也被稱為類似的術語，被NASA俗稱為 “宇宙懸崖”。

不過，以這種方式呈現船底座星云，也是一個美學決定。在接受The Verge采訪時，Kessler強調了剪裁和方向的決定。“（星云內）有許多區域，你可以展示恒星的誕生。但他們選擇了這個區域，并以云的邊緣創造出這個地平線的方式來構圖，”她說。

值得注意的是，太空中沒有“向上”，雖然從地面拍攝的圖像通常以頂部的北方為方向，但北方對軌道望遠鏡來說沒有任何意義。Kessler指出，圖像的方向本來可以反過來，把塵埃云變成 “從你的屏幕上滲出來的東西”。相反，它是“宇宙的懸崖”，反映了一些熟悉的東西，而不是陌生的、可能令人反感的東西。

“這個方向幾乎是在一開始就決定的，因為它感覺最自然，”Pagan說。“它需要接地氣。感覺它需要成為一座山。”

Pagan的意圖是使圖像對日常觀眾來說"可消化"，同時保持其魔力。Kessler說，圖像處理器的類比工作是“非常有幫助的。我們所看的東西的規模，它的巨大，是人類無法理解的。在我們的經驗中，最接近的東西是像這些在我們頭上晃動的山”。

哈勃和韋伯美學并不是科學家或專業和業余天體攝影家采取的唯一方法。它在地面上的攝影師中很受歡迎，據公共科學傳播者Dylan O'Donnell說，部分原因是使用窄帶方法有助于避免光污染的問題。地面上的相機將被來自建筑物和街道的光線所淹沒。但是通過切斷所有的東西，除了一個非常小的波段，“它允許人們在首都的中心地帶拍攝看起來像哈勃圖像的圖像，”O'Donnell說。但是，就像他們決定捕捉什么和在什么方向一樣，處理器可以使用各種調色板來解釋這些窄帶過濾器。例如，另一種流行的方法是 “CFHT調色板”，以加拿大法國夏威夷望遠鏡命名。

哈勃調色板

CFHT調色板

哈勃調色板和CFHT調色板之間的差異主要來自于色度排序的復雜化。哈勃根據不同的潛在波長給氫氣一個較黃的過濾器，而CFHT則把硫推到色譜的上游，導致綠紫色的星云，突出了不同的細節。“這并沒有改變科學，”CFHT天文學家Heather Flewelling說。“它只是使某些特征更加明顯。”

有許多不同的波長和過濾器的潛在組合，所有這些都會導致不同的數據顯示方式--以及不同的審美體驗。O'Donnell創建了一個預覽工具，幫助天文攝影師快速嘗試不同的方法，并讓普通人看到許多選項之間的區別。

在濾鏡之間的選擇是一個偏好的問題。雖然O'Donnell說大多數人喜歡盡可能地保持自然狀態，但他自己的作品也突出了使用"假"顏色來突出細節的好處，就像他的兩張鷹狀星云的圖片--一張使用真彩色，一張使用哈勃調色板。通過比較，后者在展示結構和深度方面的好處變得很明顯。在哈勃調色板的藍色背景下，黃白色的塵埃非常突出，顯得更加細致，而在真彩色版本中，各種粉紅色的色調顯得更加平淡，更難以解析。

哈勃調色板

更自然色彩的圖像

盡管它可能很有用，但鷹狀星云說哈勃調色板由于其普遍使用而顯得"有點老套"，他個人普及了一種組合方法，即在捕捉綠色可見光波長的同時捕捉氫氣和氧氣窄帶。

而JWST本身也在產生一些可能令一些人意想不到的顏色的圖像。最近，發布了幾張木星的圖像，其中最重要的是使該行星看起來是藍色的。盡管哈勃拍攝的木星圖像同時出現了藍色和紅色，但在最新的圖像中，由于反射的陽光，即使是著名的紅斑也顯得很白。Pagan說，其調色板的目的可能是為了突出極光，而極光在對比中確實顯得很紅。

對Kessler來說，這表明韋伯的圖像可能不會繼續太緊跟哈勃的路徑。“我很好奇，看看會有什么結果，”她說。“如果有更多的人會走這個方向。”

韋伯的方向將是由數據和人共同做出的一系列決定，是幾個世紀的視覺文化--以及數十億年的光在太空中旅行--的結合。