Ar labai meluoja astronominiai paveikslai?

Jei yra vienas su astronomija susijęs teiginys, kuris nieko nenustebins, tai yra pastebėjimas, kad kosmose pilna gražių dalykų. Tiesiog pažiūrėkite į keletą ūkų nuotraukų, vieną-kitą galaktiką ar kokį žvaigždžių spiečių, ir iškart pasidarys aišku, kad ten, danguje, tikrai labai gražu. Bet ar esate girdėję, kad tos nuotraukos, kurias matome, yra netikros?

Viskas yra melas. Visata iš mūsų šaiposi, ir tiek. Štai jums Dievo piršto ūkas (pavadinimas neoficialus, bet suprantamas). ©Hubble, NASA

Prieš bėgdami pasauliui skelbti, kad „astronomas prisipažino, jog viskas yra sąmokslas ir Visata baigiasi Saulės sistemos ribomis!*“, paskaitykite ir toliau. Sakydamas, kad nuotraukos yra „netikros“, turiu omeny ne tai, kad jos vaizduoja netikrus objektus, o tai, kad jos yra apdirbtos taip, kad būtų informatyvesnės arba atrodytų patrauklesnės akiai. Tai, ką matome nuotraukose, nėra tai, ką matytume kosmose, net jei pakiltume virš atmosferos ir mūsų akys būtų pakankamai jautrios, kad reaguotų į tą blausią visokių ūkų šviesą. Bet kartu nuotraukose pavaizduoti objektai ir reiškiniai yra visiškai realūs. Kaip taip gali būti?

Tai, apie ką čia rašysiu, gali būti pavadinta „fotošopinimu“, arba tiksliau – nuotraukų retušavimu. Bet šis retušavimas nėra toks, koks turimas omeny kalbant apie visokių garsenybių arba modelių nuotraukas. Retušuojant kosmines nuotraukas, objektų proporcijos nekeičiamos, „nepatogūs“ objektai nėra ištrinami, nepridedama to, ko nuotraukoje nėra. Astronominis retušavimas susideda iš esmės iš dviejų dalykų: netvarkingų pikselių sutvarkymo ir spalvų parinkimo.

Netvarkingi pikseliai yra tokie, kurie dėl kokių nors priežasčių užfiksavo neteisingą informaciją. Pavyzdžiui, galbūt į tą detektoriaus gabaliuką pataikė kosminis spindulys ir perkrovė jutiklį. Tokie pikseliai dažniausiai yra sutvarkomi, priskiriant jiems vidutinę aplinkinių pikselių vertę; šitaip nuotraukoje nelieka tamsių (ar kaip tik šviesių) taškelių, gadinančių bendrą vaizdą. Arba gretimame pikselyje gal prisikaupė tiek fotonų, kad jie „nutekėjo“ į aplinkinius. Tokia problema sukuria „difrakcijos spyglius“ prie ryškių objektų; jie šalinami ne visada.

Su spalvų parinkimu yra daug sudėtingiau. Informacijos apie kosminius reiškinius gauname visame elektromagnetinių spindulių diapazone – nuo mažiausios energijos radijo bangų iki energingiausių gama spindulių. Žmogaus akis mato tik labai nedidelį to diapazono ruožą, taigi norėdami atvaizduoti, pavyzdžiui, infraraudoną nuotrauką, turime infraraudoną informaciją perkelti į regimuosius spindulius. Iš čia atsiranda sąvoka „false colour image“, t.y. netikrų spalvų paveikslas. Tai yra atvaizdas, kuriame regimų spalvų (dažniausiai raudonos, žalios ir mėlynos) intensyvumai atitinka kokių nors kitų duomenų vertes. Tie duomenys gali būti ir plačiajuosčiai (pavyzdžiui, ta pati infraraudonoji spinduliuotė), ir spektriniai (pavyzdžiui, vandenilio alfa spektrinės linijos intensyvumas), ir bet kokia kombinacija. Štai jums du pavyzdžiai, kaip tas pats objektas (šiuo atveju – Rozetės ūkas) atrodo esant skirtingoms spalvų kombinacijoms (daugiau pavyzdžių čia):

Viena iš Hablo teleskopo nuotraukoms naudojamų spalvų palečių: raudona viengubai jonizuota siera, žalia vandenilio alfa, mėlynas dvigubai jonizuotas deguonis.
Ta pati informacija, tik kitaip priskirtos spalvos: raudonas dvigubai jonizuotas deguonis, žalia viengubai jonizuota siera, mėlyna vandenilio alfa.

Matome, kad spalvų parinkimas turi įtakos paveikslo vaizdui. Klausimo, kad matome to paties objekto nuotrauką, nekyla, tačiau vaizdai yra pastebimai skirtingi. Geriau palyginus netgi kai kurios ūko sritys atrodo nevienodo dydžio. Greičiausiai tokie skirtumai yra tik mūsų akių ir smegenų spalvų suvokimo pasekmė, bet jie gali paveikti ir supratimą apie tai, ką matome. Tad iškyla klausimas – kuri spalvų paletė yra teisingiausia?

Vienareikšmiško atsakymo čia tikrai nėra. Toms pačioms Hablo nuotraukoms apdirbti naudojama keletas spalvų palečių – ir visai tikroviška, ir šiek tiek perstumdanti spalvas, kaip aukščiau, ir „reprezentatyvi“, perteikianti ne regimojo diapazono informaciją. Viskas priklauso nuo to, ką norima parodyti. Kartais tikslas yra pateikti kuo realistiškesnį vaizdą – tada ir spalvos parenkamos kuo artimesnės tikroms. Kitais kartais norima atkreipti dėmesį į kokią nors struktūrą ar procesą – tada spalvos parenkamos taip, kad to proceso pasekmės kuo aiškiau matytųsi. Pavyzdžiui, aukščiau esančiose nuotraukose vandenilio alfa ir sieros spinduliuotė atvaizduojama skirtingomis spalvomis, nors realiai šių spektrinių linijų bangos ilgiai yra labai panašūs, taigi ir spalva abiejų būtų raudona. Bet tada prarastume vaizdinę informaciją, leidžiančią atskirti tankesnes dujas, kuriose švyti siera, ir retesnę aplinką, kurioje ryškesnė vandenilio alfa linija. Dar kitais atvejais, kaip jau minėjau, norima parodyti tokius vaizdus, kurių mūsų akis matyti niekaip negalėtų; tada naudojamos reprezentatyvios spalvos, pavyzdžiui, rentgeno vaizdus perkeliant į regimąjį ruožą. Grubiai šituos tris spalvų priskyrimo būdus būtų galima pavadinti „beveik tikromis spalvomis“, „truputį pakeistomis spalvomis“ ir „visiškai netikromis spalvomis“. O tikrų spalvų ir nėra.

Bet kodėl? Kodėl nedaromos kosmoso nuotraukos, naudojant tokius detektorius, kaip fotoaparatuose? Ogi todėl, kad tai yra neefektyvu. Profesionalių astronominių stebėjimų pagrindinis tikslas yra gauti informacijos apie tai, kas vyksta kosmose; gražūs vaizdai yra tik malonus pašalinis produktas. Informaciją gauti yra sudėtinga – reikia labai jautrių ir tikslių prietaisų. Detektoriai, naudojami įprastuose fotoaparatuose, nustato ir ateinančių fotonų intensyvumą, ir spalvą; dėl to mažėja jų jautrumas. Jei detektorius nustato tik intensyvumą, jis gali būti žymiai jautresnis. Fotometriniai detektoriai būtent tokie ir yra – jie tiesiog sumuoja visus fotonus, praėjusius pro atitinkamą fotometrinį filtrą. Spektroskopiniai detektoriai jau kitokie, jie duoda informaciją ir apie fotonų bangos ilgius, bet kartu ir jautrumas mažėja. Taigi informacija, kurią gauname apie kosminius vaizdus, yra ne tokia pati, kaip paprasto fotoaparato duodama informacija, tad ir jos atvaizdavimas beveik visada yra kitoks, nei gautume paprastą fotoaparatą prikabinę prie teleskopo.

Ar tai reiškia, kad kosminės nuotraukos meluoja? Tai priklauso nuo to, ką vadinsime melu. Taip, jose spalvos yra iškreiptos. Bet tai yra daroma tikslingai, ir tikslas nėra koks nors visuomenės klaidinimas. Spalvos iškreipiamos tam, kad pamatytume tai, kas vaizduojamame regione yra svarbiausia. O kitaip vaizdai nėra iškraipomi, tad žinodami, kad spalvos nėra tikros, vis tiek galime grožėtis kosmoso įvairove. O galimybė vaizdžiai, ne vien skaičiukais ir grafikais, pamatyti reiškinius, skleidžiančius vien tik plika akimi nematomą spinduliuotę, išvis yra nuostabu. Taigi spalvų netikrumas toli gražu nėra baubas ir nelaimė, o kaip tik labai naudingas dalykas.

Laiqualasse

* - galite tikėti, galite netikėti, bet esu gavęs laiškų, propaguojančių būtent tokią sąmokslo teoriją.

6 comments

    1. Kas tau sakė, kad nesuvokia? Niekada negalvojau, kad tai tikros spalvos, namanau, kad Visatoje tokių spalvų paletės egzistuoja. Nieko naujo nesužinojau iš šio straipsnio. O pirmas komentaras rodo, kad jo autorius per daug nuvertina kitus ir iškelia savo žinojimą.

      1. Kabutės aplink komentarą rodo, kad tai yra citata ;) O taip sakė S. Orlovas, kuris paskui ilgai aiškino, kodėl jam atrodo, kad NASA meluoja :)

  1. Atgalinis pranešimas: Žvaigždžių muzika | Konstanta-42

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *