NASA图片绚丽的着色：为了美，更为了科学

图注：这幅色彩绚丽的蟹状星云的照片是利用欧洲航天局赫歇尔空间天文台的一张红外视图和来自哈勃太空望远镜的一张光学图像合成制作的。

我们这样形容美国宇航局（NASA）和其他空间机构发布的绚丽的图片：幽灵般的星云的内部结构引人入胜，早已消亡的恒星系统余留着废墟，超新星爆发时辐射激波的壮丽以及新生的恒星从“尘土飞扬的子宫”中诞生时的奇幻。

而有些人没有放松下来去欣赏这些宇宙中正在上演的美景，他们觉得有必要提出反对意见。或许你没这样说过，但我经常听到人们类似的评论：因为那些照片里的颜色是假的！用人类肉眼看不出星云是彩色的！用双筒望远镜和单筒望远镜观察的超新星爆发也没有图片上那样绚丽！宇宙中不存在照片所呈现的紫色阴影！诸如此类。

先说说望远镜是什么

图注：珀金埃尔默（Perkin-Elmer）公司正在为哈勃望远镜的主镜抛光。

我认为介绍清望远镜（尤其是和数码相机连接的望远镜）的作用是头等重要的。望远镜是由镜筒、镜子及透镜构成，这样就能捕捉尽可能多的光线。显然，望远镜捕捉的光线要比人类肉眼捕捉的要多得多。因此，望远镜才能观测到遥远模糊的景象，而人类肉眼则看不到，除非你搭乘外星行星并在那儿定居100万年进行观察。

望远镜的第二个作用就是将捕捉到的那些天文数字都数不清的光子聚集成一个适合人类虹膜观察的小点。否则，这些光线只能照在你的整张脸上，这既不有趣，也没有利用价值。调整焦距还能放大图像，使它们看起来比实际大小要大得多。

综上，望远镜给你呈现的景象是“人造视图”。

人类的视网膜含有特殊的传感器（抗角蛋白抗体、视杆细胞和视锥细胞）能辨别不同的颜色。但数字式传感器——比如你手中用于自拍的手机摄像头——对颜色并不敏感。摄像头只能够计算进入它们的光的总量。为了优化效果，就用到了滤光片，要么采用多组传感器，要么把相同传感器采集的多重信息结合起来。

殊途同归：在你拍照的同一瞬间，关于光的性质的大量数据进入摄像装置中。神奇复杂的软件算法重建所有这些数据并将之转化为图像，这些图片才得以有几分接近人类肉眼的观察效果。

但是当人们调整曝光或设置闪光时，拍摄出的图像和人类肉眼的观察就会相差很大了。

为的是科学

如果你自拍时用过滤光，原因大多是你想让你的自拍照看起开更漂亮。

科学家也想让照片看起来更好看，这同时更是为了科学！研究人员拍摄太空中物体的照片来了解其如何运作，把这部分的对比度调高些，把那部分的亮度调高一点，这么做，能帮助我们理解被拍摄物的复杂结构以及其内部的关系，或者是两个物体的关系。

所以，不要因为照片小小的改动而责备NASA。他们这么做是为了科学！

宇宙的颜色

图注：发射着大量X射线的埃尔戈尔多（El Gordo）星系团。这个星系团编号为ACT-CL J0102-4915，数百个星系在强大的引力下聚集此处。据哈勃望远镜测量估算El Gordo星系团的总质量是我们银河系的三千倍！

但是绚丽的着色是怎么一回事呢？如果不得不做一个调查，可能宇宙中最常见的就是红色和蓝色。因此，如果你看到哈勃望远镜拍摄的绚丽照片中主要是红色和蓝色，那么真实的景象很可能就如你肉眼所见的。

但是一大片绿色呢？少量的橙黄色？天体物理机制通常不会产生类似的颜色，那这是怎么回事呢？

原因还是科学！研究人员通常会人工添加颜色来挑选出一些他们试图分析研究的部分或特写。状态活跃时的元素会发射出特定波长的光。有时这种光在人类的感知范围内但会和图片上其他的颜色重合，而有时光的波长已经完全超出人类肉眼的可视范围。

但无论哪种形式，我们会在地图上标出这部分在一个特定星云或圆面上的位置。所以科学家会把特写处加亮以便于对复杂物体的起源和结构进行研究或者是得到些线索。“哇，那片富氧云几乎包裹住了圆面。这奇幻场景“科学的”如此迷人。”你或许会这样赞叹道。

奇幻绚丽的感觉

从威廉·赫歇尔偶然发现红外线那时起，科学家就已知道光的种类不计其数。红的比颜色最红的红外线、微波、无线电的颜色还要更红。紫的比颜色最深的紫外线、X射线、 射线相叠加的颜色还要更紫。

科学家利用望远镜探测宇宙中的各种电磁辐射，从波长非常短的 射线到波长有数米甚至更长的无线电波都在观测范围内。望远镜的技术几乎总是相同的：把光线收集到镜筒中并将之聚焦到一个中心位置。

所以，自然而然，科学家想要大手笔地绘制地图。毕竟我们在建造望远镜上花了一大笔钱。但是来自一个遥远的超新星所发射的 射线是什么颜色呢？一个活跃星系发射的无线电又是什么颜色呢？我们需要把所有这些数据映射成人类感官感觉到很美妙的形式，所以我们就对这些图片进行了绚丽的人工着色。

如果不这样做，事实上搞科研也就无从谈起。

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