Как и зачем иллюстрируют космос

Прошло пару десятков лет, и наше восприятие космоса здорово изменилось. И не в последнюю (если не в первую) очередь благодаря телескопу «Хаббл». Именно его «глазами» мы наблюдаем Вселенную последние годы. Космос на фотографиях, сделанных телескопом, выглядит действительно потрясающе. Но так ли выглядят объекты, изображенные на снимках, на самом деле? О том, что NASA хорошо дружит с Photoshop, известно, пожалуй, всем. Да и другие космические агентства поступают так же. Можно ли обходиться без обработки изображений? Да и стоит ли?

В отличие от Галилео Галилея и других астрономов, в том числе и современных, но рассматривающих небесные тела своими глазами в оптические телескопы, современная астрономия практикует другой подход. Звезды, галактики, туманности являются источниками излучения широкого спектра. От гамма-излучения до радиоволн. Свет – видимое излучение, воспринимаемое человеческим глазом, всего лишь небольшой участок на шкале электромагнитных волн. Поэтому на орбите находится множество телескопов. Каждый из них получает информацию об объекте в своем спектре электромагнитных волн. Да и сам «Хаббл» способен регистрировать излучение не только в видимом, но и в невидимых для глаз человека ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах.

Полученные данные разных телескопов позволяют лучше понять, что представляет собой астрономический объект. Взять, к примеру, Крабовидную туманность, расположенную в созвездии Тельца, которая удалена от нас почти на 6 500 световых лет. Ниже представлено то, как она выглядит, если использовать данные разных телескопов. Возможно, в других мирах есть представители разумной жизни. И очень может быть, что глаза у инопланетян устроены иначе, чем у людей. Для них видимым диапазоном электромагнитного излучения может быть другой участок электромагнитного спектра. Известно, что многие виды животных могут видеть излучение, которое недоступно человеческому глазу. Пчелы, к примеру, видят свет в ультрафиолетовом диапазоне. Возможно, для инопланетян привычным видом Крабовидной туманности будет не крайний справа в верхнем ряду, как для нас, а например второй слева.

Руководствуясь данными одного телескопа, тоже можно сделать разные фотоиллюстрации. «Столпы Творения», пожалуй, одна из самых известных фотографий «Хаббла». Они являются остатками центральной части газопылевой туманности Орел в созвездии Змеи и удалены от нас примерно на 7000 световых лет.

Рассматривая «Столпы Творения», важно не забыть, что сейчас эта часть космоса уже изменилась. Некоторые ученые убеждены, что «Столпы» разрушились еще 6000 лет назад. Информацию о том, как это случилось, свет донесет до нас только через 1000 лет.

Мы не видим большую часть волн, идущих от звезд. Но правда в том, что зачастую иллюстраторы NASA переводят данные, полученные в невидимом для нас диапазоне, в видимый. Вот как об этом говорит глава группы обработки изображений Института космического телескопа (STScI) Золт Левей: «Некоторую часть света, которую мы показываем на фотографиях, телескоп может зарегистрировать, но мы не можем увидеть. Почему бы не перевести его на фотографию, которую мы можем увидеть?» Таким образом, часть того, что мы видим на фотоиллюстрациях NASA, получено на основе регистрации инфракрасного и ультрафиолетового излучений. Да, с одной стороны, будь мы рядом с изображенными на снимках объектами, мы бы своими глазами увидели иную картину. Но, с другой стороны, использование в изображениях невидимого нами спектра позволяет получить максимально точное представление o них. При этом форма объектов не меняется.

Космические снимки – эффективное средство популяризации работы ученых, но космические обсерватории запускаются за пределы планеты отнюдь не ради впечатляющих фотографий. Их цель – получить информацию о физических параметрах астрономических объектов.

Камеры «Хаббла» делают не цветные снимки, как привычные нам фотоаппараты и телефоны, а черно-белые. И, как уже было сказано, они регистрируют не только видимый спектр, но и тот, который недоступен нашему глазу, – инфракрасное и ультрафиолетовое излучения. Чтобы сделать черно-белое изображение цветным, применяются светофильтры. Таким образом, получают несколько снимков в разных цветах. Соединяя их вместе, и получают те завораживающие снимки, которыми NASA сопровождает пресс-релизы.

Астроном NASA и специалист по программе Adobe Photoshop Роберт Хёрт занимается обработкой снимков «Хаббла». Свою работу Хёрт сравнивает с тем, чем занимаются дизайнеры глянцевых журналов. Правка снимков делается исключительно из эстетических соображений, а также для того, чтобы случайно не ввести зрителя в заблуждение. Оригинальные снимки нуждаются в редактировании. Артефакты, которые создают камеры телескопов, могут внешне напоминать реальные космические объекты. Все это убирается из окончательного изображения. «Мы не хотим, чтобы люди думали, что там летает что-то странное, чего нет на самом деле», – говорит Роберт Хёрт. Если вы слышали разговоры о том, что NASA стирает со своих снимков изображения НЛО, то они появились именно по этой причине.

С планетами около далеких миров все намного сложнее. За редким исключением мы их пока не способны увидеть ни в один телескоп. Таким исключением, например, является экзопланета 2M1207 b, вращающаяся вокруг коричневого карлика 2M1207 в созвездии Центавра. Находится она на расстоянии приблизительно 170 св. лет от нас. Но изображение, полученное с помощью оптического телескопа, дает нам мало информации о планете.

Но, как правило, открытие экзопланет наземными телескопами – редкость. Самый главный охотник за экзопланетами – это орбитальный телескоп «Кеплер». Его волновой диапазон оставляет 430–890 нм. То есть захватывает практически весь видимый спектр и часть инфракрасного излучения. Но и «Кеплер» не способен рассмотреть планеты около звезд. Слишком они малы и далеки от нас. Он даже не «пытается» рассмотреть планеты, у него другой способ работы.

Чтобы обнаружить планету, астрономы регистрируют колебания яркости и траектории звезд. Если есть периодическое падение яркости звезды, значит, существует большая вероятность того, что есть и планета. Обращаясь вокруг своей звезды, она периодически проходит между звездой и нами, закрывая часть диска своей звезды. Это напоминает транзит Меркурия и Венеры по диску Солнца. Только наблюдаем мы их в других звездных системах. Планета просто «забирает» часть светового потока, идущего от звезды. Этот способ так и называется – «метод транзита».

Другой метод позволяет обнаружить звезду путем регистрации изменения ее положения. Звезда и ее планета вращаются вокруг общего центра масс, это значит, что экзопланета раскачивает свое светило. По отношению к нам такая звезда то удаляется, то приближается к Земле. Обнаружить такие колебания помогает измерение доплеровского смещения спектра звезды. Какими бы ни были эти величины, они с достаточной точностью фиксируются современными приборами. Ученым становятся известны размеры и плотность планеты, период обращения вокруг своей звезды и то, насколько она далека от нее. Иногда в расположенных близко к нам экзопланетных системах ученым удается определить и цвет поверхности планеты. Так, наблюдая за светом звезды, отраженным от поверхности планеты HD 189733b, астрономы определили ее истинный цвет – в данном случае интенсивный голубой. Эти данные затем передаются художникам, которые сами додумывают оставшиеся детали.

Если планета находится в обитаемой зоне, то на ней возможна растительность. А цвет растительного покрова экзопланеты не обязательно должен быть таким, как на Земле, – зеленым. Kepler-186 – красный карлик в созвездии Лебедя на расстоянии 492 св. года от нашей планеты – излучает свет преимущественно в красном диапазоне. По предположению ученых, растительность на планете, обращающейся вокруг звезды, будет иметь, скорее всего, один из оттенков оранжевого цвета. Правда, художники все-таки остановились на медном оттенке ее поверхности, так как не решились иллюстрировать столь смелое предположение.

Художники NASA руководствуются своим воображением и научными данными, чтобы как можно точно описать возможный далекий мир. Но иногда они пренебрегают реализмом в угоду зрелищности. Если на иллюстрации вы видите ярко освещенную поверхность планеты, а ее звезда при этом находится позади планеты, это повод задуматься. Откуда свет? В реальности космический путешественник видел бы освещенным только узкий серп у края диска планеты. Как, например, мы с Земли видим узкий серп молодой Луны после новолуния.