"Sehen diese kosmischen Objekte wirklich so bunt aus?
Das James Webb Space Telescope (JWST) der NASA ist dafür bekannt, unser Universum mit beispielloser Präzision und Empfindlichkeit einzufangen. Seine Bilder sind nicht nur wissenschaftlich nützlich, sondern auch schön. Vom Blau und Gold des Südlichen Ringnebels bis zum Rosa, Orange und Lila von Cassiopeia A zeigen JWST-Bilder das Universum in brillanten Farben.
Die Bilder sind so atemberaubend, dass Sie sich vielleicht fragen: Sehen diese kosmischen Objekte wirklich so farbenfroh aus? Wie würden sie aussehen, wenn wir sie mit unseren eigenen Augen sehen könnten, statt durch ein Teleskop?
„Die schnellste Antwort ist: Wir wissen es nicht“, sagte Alyssa Pagan, Entwicklerin wissenschaftlicher Visuals am Space Telescope Science Institute (STScI) und Teil des Teams, das daran arbeitet, den JWST-Bildern Farbe zu verleihen. Aber eines ist sicher: So würde man das Universum nicht sehen.
JWST ist ein Infrarot-Teleskop, das heißt, es „blickt“ auf das Universum in Lichtwellenlängen, die länger sind als die des roten Lichts, das die längste Wellenlänge hat, die wir mit unseren Augen wahrnehmen können.
Wenn man diese Objekte direkt betrachten könnte, könnte man etwas sehen, das den Bildern von Teleskopen, die auf visuellem Licht basieren, wie dem Hubble-Weltraumteleskop, näher kommt, sagte Pagan. Aber selbst dieser Vergleich ist nicht ganz richtig, da Hubble viel größer und empfindlicher ist als das menschliche Auge. Außerdem erfassen Teleskope mit sichtbarem Licht möglicherweise andere Merkmale eines Bildes als ein Infrarot-Teleskop, selbst wenn sie auf dasselbe Ziel fokussiert sind.
Wie werden nun die Farben für diese spektakulären Bilder ausgewählt? JWST-Ziele werden durch mehrere am Teleskop angebrachte Filter betrachtet, die in einem bestimmten Wellenlängenbereich des Infrarotlichts „sehen“. Die Nahinfrarotkamera des JWST, die Hauptkamera des Teleskops, verfügt über sechs Filter, die alle leicht unterschiedliche Bilder aufnehmen. Durch die Kombination dieser Bilder zu einem Komposit können Pagan und Joe DePasquale, ein weiterer wissenschaftlicher Bildentwickler am STScI für JWST, die Vollfarbbilder erstellen.
Wenn Pagan und DePasquale die Bilder zum ersten Mal erhalten, erscheinen sie in Schwarzweiß. Die Farben werden dem Bild später hinzugefügt, wenn die Daten der verschiedenen Filter in das Spektrum des sichtbaren Lichts übersetzt werden, erklärte Pagan. Die längsten Wellenlängen erscheinen rot, während die kürzeren Wellenlängen blau oder violett sind.
„Wir nutzen diesen Zusammenhang mit Wellenlängen und der Farbe des Lichts und wenden ihn einfach auf das Infrarot an“, sagte Pagan.
Nachdem dem Bild jede Farbe hinzugefügt wurde, kann es weitere Änderungen erfahren. Manchmal können die Originalfarben dazu führen, dass ein Bild verblasst oder staubig aussieht, und die Farben werden lebendiger gemacht, um dem Bild eine schärfere Qualität zu verleihen. Die Farben können auch verschoben werden, um bestimmte schwer erkennbare Merkmale hervorzuheben.
Pagan und DePasquale arbeiten auch mit Forschern zusammen, um sicherzustellen, dass die Bilder wissenschaftlich korrekt sind, insbesondere wenn sie zusammen mit einem bestimmten wissenschaftlichen Befund präsentiert werden, sagte Pagan. Obwohl die Farbbilder keine spezifischen wissenschaftlichen Daten liefern, können sie zur Veranschaulichung bestimmter Erkenntnisse beitragen.
Manchmal können sie Wissenschaftlern auch dabei helfen, Bereiche zu erkennen, die sie möglicherweise erforschen möchten, sagte Pagan. Beispielsweise stellten die am weitesten entfernten Objekte in JWSTs erster Tieffeldansicht – die rot erscheinen, weil das Licht, das sich über eine solche Distanz bewegt, gestreckt war – Ziele für die Erforschung des frühen Universums dar, als diese Objekte so existierten, wie sie im DeepFieldBild erschienen.
Die Farben in den Bildern von JWST sind vielleicht nicht „echt“, aber machen Sie sich keine falsche Vorstellung – die Farben sollen Sie nicht täuschen, und sie wurden nicht nur ausgewählt, um gut auszusehen. Die Bilder sollen so klar wie möglich vermitteln, was JWST sehen kann – und was unsere Augen nicht sehen können.
„Wir versuchen lediglich, die Dinge zu verbessern, um sie wissenschaftlich verständlicher und auch ansprechender zu machen“, sagte Pagan.
Sie können einige der Unterschiede zwischen Bildern von Teleskopen mit visuellem Licht und Infrarot-Teleskopen erkennen, indem Sie Bilder der berühmten Säulen der Schöpfung vergleichen, die von JWST und Hubble aufgenommen wurden. Während große Teile der Säulen im Hubble-Bild dunkelrot erscheinen, zeigt das JWST-Bild den größten Teil der Formation in Gold- und Orangetönen. Dies bedeutet, dass das von den Säulen emittierte visuelle Licht eine längere Wellenlänge (rot) hat, aber etwas näher an der Mitte des im Bild dargestellten Spektrums des Infrarotlichts liegt.
Ein Großteil des verschwommenen Materials, das die Säulen im Hubble-Bild umgibt, und sogar einige der Materialien der Säulen selbst fehlen auch im JWST-Bild, was bedeutet, dass dieser Teil des Gases und Staubs im Infrarot transparent ist. Das JWST-Bild hebt außerdem weitere Bereiche der Sternentstehung in Rot hervor, die im Hubble-Bild von dicken Gas- und Staubwolken verdeckt werden."
