宇宙的絢麗圖片：為了美，更為了科學！

你是否對NASA圖片絢麗的著色產生過質疑？圖片的著色不僅是為了視覺上的享受，更是為了科研的需要。保羅·薩特是俄亥俄州立大學的天體物理學家、哥倫布市科學與工業中心（COSI）科學中心的首席科學家。薩特現在還主持著Ask a Spaceman、RealApace等工作。

圖註：這幅色彩絢麗的蟹狀星雲的照片是利用歐洲航天局赫歇爾空間天文台的一張紅外視圖和來自哈勃太空望遠鏡的一張光學圖像合成製作的。

我們這樣形容美國宇航局（NASA）和其他空間機構發布的絢麗的圖片：幽靈般的星雲的內部結構引人入勝，早已消亡的恆星系統余留著廢墟，超新星爆發時輻射激波的壯麗以及新生的恆星從「塵土飛揚的子宮」中誕生時的奇幻。

而有些人沒有放鬆下來去欣賞這些宇宙中正在上演的美景，他們覺得有必要提出反對意見。或許你沒這樣說過，但我經常聽到人們類似的評論：因為那些照片里的顏色是假的！用人類肉眼看不出星雲是彩色的！用雙筒望遠鏡和單筒望遠鏡觀察的超新星爆發也沒有圖片上那樣絢麗！宇宙中不存在照片所呈現的紫色陰影！諸如此類。

先說說望遠鏡是什麼

圖註：珀金埃爾默（Perkin-Elmer）公司正在為哈勃望遠鏡的主鏡拋光。

我認為介紹清望遠鏡（尤其是和數碼相機連接的望遠鏡）的作用是頭等重要的。望遠鏡是由鏡筒、鏡子及透鏡構成，這樣就能捕捉儘可能多的光線。顯然，望遠鏡捕捉的光線要比人類肉眼捕捉的要多得多。因此，望遠鏡才能觀測到遙遠模糊的景象，而人類肉眼則看不到，除非你搭乘外星行星並在那兒定居100萬年進行觀察。

望遠鏡的第二個作用就是將捕捉到的那些天文數字都數不清的光子聚集成一個適合人類虹膜觀察的小點。否則，這些光線只能照在你的整張臉上，這既不有趣，也沒有利用價值。調整焦距還能放大圖像，使它們看起來比實際大小要大得多。

綜上，望遠鏡給你呈現的景象是「人造視圖」。

人類的視網膜含有特殊的感測器（抗角蛋白抗體、視桿細胞和視錐細胞）能辨別不同的顏色。但數字式感測器——比如你手中用於自拍的手機攝像頭——對顏色並不敏感。攝像頭只能夠計算進入它們的光的總量。為了優化效果，就用到了濾光片，要麼採用多組感測器，要麼把相同感測器採集的多重信息結合起來。

殊途同歸：在你拍照的同一瞬間，關於光的性質的大量數據進入攝像裝置中。神奇複雜的軟體演算法重建所有這些數據並將之轉化為圖像，這些圖片才得以有幾分接近人類肉眼的觀察效果。

但是當人們調整曝光或設置閃光時，拍攝出的圖像和人類肉眼的觀察就會相差很大了。

為的是科學

如果你自拍時用過濾光，原因大多是你想讓你的自拍照看起開更漂亮。

所以，不要因為照片小小的改動而責備NASA。他們這麼做是為了科學！

宇宙的顏色

圖註：發射著大量X射線的埃爾戈爾多（El Gordo）星系團。這個星系團編號為ACT-CL J0102-4915，數百個星系在強大的引力下聚集此處。據哈勃望遠鏡測量估算El Gordo星系團的總質量是我們銀河系的三千倍！

但是絢麗的著色是怎麼一回事呢？如果不得不做一個調查，可能宇宙中最常見的就是紅色和藍色。因此，如果你看到哈勃望遠鏡拍攝的絢麗照片中主要是紅色和藍色，那麼真實的景象很可能就如你肉眼所見的。

但是一大片綠色呢？少量的橙黃色？天體物理機制通常不會產生類似的顏色，那這是怎麼回事呢？

原因還是科學！研究人員通常會人工添加顏色來挑選出一些他們試圖分析研究的部分或特寫。狀態活躍時的元素會發射出特定波長的光。有時這種光在人類的感知範圍內但會和圖片上其他的顏色重合，而有時光的波長已經完全超出人類肉眼的可視範圍。

但無論哪種形式，我們會在地圖上標出這部分在一個特定星雲或圓面上的位置。所以科學家會把特寫處加亮以便於對複雜物體的起源和結構進行研究或者是得到些線索。「哇，那片富氧雲幾乎包裹住了圓面。這奇幻場景「科學的」如此迷人。」你或許會這樣讚歎道。

奇幻絢麗的感覺

從威廉·赫歇爾偶然發現紅外線那時起，科學家就已知道光的種類不計其數。紅的比顏色最紅的紅外線、微波、無線電的顏色還要更紅。紫的比顏色最深的紫外線、X射線、γ射線相疊加的顏色還要更紫。

科學家利用望遠鏡探測宇宙中的各種電磁輻射，從波長非常短的γ射線到波長有數米甚至更長的無線電波都在觀測範圍內。望遠鏡的技術幾乎總是相同的：把光線收集到鏡筒中並將之聚焦到一個中心位置。

所以，自然而然，科學家想要大手筆地繪製地圖。畢竟我們在建造望遠鏡上花了一大筆錢。但是來自一個遙遠的超新星所發射的γ射線是什麼顏色呢？一個活躍星系發射的無線電又是什麼顏色呢？我們需要把所有這些數據映射成人類感官感覺到很美妙的形式，所以我們就對這些圖片進行了絢麗的人工著色。

如果不這樣做，事實上搞科研也就無從談起。

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