Die vom Hubble-Teleskop aufgenommenen Fotos sind eigentlich schwarzweiß, aber die NASA hat PS verwendet, um sie in Farbe umzuwandeln ...

Im dreitausend Lichtjahre entfernten Katzenaugennebel strahlte ein sterbender Stern das letzte Licht seines Lebens aus. Dreitausend Jahre später wurde diese Szene zufällig vom Hubble-Teleskop „gesehen“ und allen präsentiert.

Das Hubble-Teleskop ist seit seiner Einführung im Jahr 1990 seit mehr als 20 Jahren im Einsatz. In dieser Zeit hat das Hubble-Teleskop viele ikonische Fotos des Universums aufgenommen, wie beispielsweise die berühmten Säulen der Schöpfung und den eingangs erwähnten Katzenaugennebel, die es uns ermöglichen, die Schönheit des Universums zu sehen, die weit außerhalb der Reichweite des menschlichen Auges liegt.

Tatsächlich hat das Hubble-Teleskop diese farbenfrohen kosmischen Szenen noch nie gesehen. Die Bilder des Universums, die es aufnimmt, sind eigentlich nicht in Farbe, sondern in Schwarz-Weiß-Tönen.

Dies liegt daran, dass die Kamera des Hubble-Teleskops einen speziellen elektronischen Detektor verwendet, einen CCD-Detektor (Charge-Coupled Device), der den Spektralbereich des kosmischen Lichts erfassen kann, die Farbe des einfallenden Lichts jedoch nicht darstellen kann.

Darüber hinaus basiert das Hauptprinzip der Fotografie des Hubble-Teleskops auf der Helligkeit des reflektierten Lichts. Bei kosmischen Objekten, die Tausende von Lichtjahren entfernt sind, sind Schwarzweißbilder am intuitivsten und klarsten.

NASA koloriert Schwarzweißfotos

Die vom Hubble erfassten Rohdaten werden an die erdgebundenen Observatorien der NASA zurückgesendet und dann den Astronomen zur Forschung übergeben.

Wenn das Observatorium diese Rohbilddaten jedoch direkt veröffentlicht, können die meisten Menschen die Himmelsstruktur und die darin enthaltenen Informationen nicht erkennen. Aus Rücksicht auf die Öffentlichkeit hat die NASA beschlossen, die Fotos zu „verschönern“ und etwas Farbe hinzuzufügen. Daher handelt es sich bei den Universumsfotos des Hubble, die wir jetzt sehen, tatsächlich um Farbfotos, die von der NASA mithilfe von PS synthetisiert wurden.

Aber täuscht die NASA damit nicht die Öffentlichkeit? Natürlich sind die vom Hubble zurückgesendeten Fotos schwarz-weiß, aber Sie haben sie „willkürlich“ eingefärbt. Wie stellt die NASA sicher, dass die Farbe jedes Bereichs korrekt ist?

Kehren wir zum Hubble-Teleskop zurück. Obwohl die aufgenommenen Bilder schwarzweiß sind, enthalten sie alle Farbinformationen.

Tatsächlich hat das Licht astronomischer Objekte viele Farben, wobei jede Farbe einem bestimmten Typ elektromagnetischer Welle entspricht und der CCD-Detektor des Hubble-Teleskops, wie bereits erwähnt, den Spektralbereich des Lichts erfassen kann.

Hubble kann daher alle Wellenlängen des sichtbaren Lichts sowie viele weitere, für das menschliche Auge unsichtbare Wellenlängen wie Infrarot und Ultraviolett erfassen.

Astronomische Objekte erscheinen im Licht unterschiedlicher Wellenlängen unterschiedlich. Um astronomische Objekte bei unterschiedlichen Wellenlängen aufzuzeichnen, verwendet Hubble spezielle Filter.

Filter können breitbandig oder schmalbandig sein. Breitbandfilter lassen mehrere Farben durch, beispielsweise den gesamten roten oder den gesamten grünen Bereich des Spektrums. Schmalbandfilter lassen nur ein bestimmtes Lichtband durch, normalerweise auf atomarer Ebene.

Mit dem Filter kann das Hubble-Teleskop Bilder desselben astronomischen Objekts bei unterschiedlichen Wellenlängen aufnehmen. Nachdem die ursprünglichen Fotodaten, die bestimmte Wellenlängen aufzeichnen, an die NASA zurückgesendet wurden, ist es Zeit für das „PS“-Team, seinen Auftritt zu haben.

Zuvor möchte ich Ihnen eine kurze Einführung in die drei Grundfarben von RGB geben. RGB repräsentiert die Farben der drei Kanäle Rot, Grün und Blau. Dieser Standard deckt fast alle Farben ab, die vom menschlichen Auge wahrgenommen werden können. Es ist eines der derzeit am weitesten verbreiteten Farbsysteme und bildet auch die Grundlage für die Farbgebung der NASA.

Beginnen wir mit etwas Einfachem. Am Beispiel des Fotos des Saturn werden die Forscher die Methode der „Breitbandfilterung“ verwenden, um die vom Hubble zurückgesendeten Breitbandfilterfotos in drei verschiedene Wellenlängenbänder aufzuteilen: lang, mittel und kurz.

Den drei Schwarzweißbildern werden dann basierend auf den entsprechenden Positionen der Wellenlängenbänder Farben zugewiesen, wobei langen Wellen Rot, mittleren Wellen Grün und kurzen Wellen Blau zugewiesen wird.

Nachdem wir diese drei Fotos mit PS kombiniert haben, erhalten wir ein Foto in „echten Farben“. Diese Methode eignet sich jedoch nur für astronomische Objekte mit wenigen Farben und einfacher Umgebung.

Allerdings gibt es in unserem Universum viele Nebel und Galaxien, und die Farben und die Umgebung dieser astronomischen Objekte sind komplexer. Derzeit können Forscher die Bilder nur „kolorieren“, indem sie die Farben verschiedener Gase im Universum verfolgen. Diese Methode wird „Schmalbandfilterung“ genannt.

Zum Beispiel das berühmte Foto der Säulen der Schöpfung. Die Säulen der Schöpfung bestehen aus riesigen Nebeln und kosmischem Staub. Diese Nebel sind voller Wasserstoff, Sauerstoff und Schwefel.

Hubble hat die schmalen Lichtbänder dieser Elemente durch Schmalbandfilter aufgezeichnet. Da die durch die Elektronenübergänge der Elemente freigesetzten Energiewellenlängen unterschiedlich sind, weisen unterschiedliche Elemente auch Farbunterschiede auf. Gemäß dem Elementspektrum steht Rot für Schwefel, Grün für Wasserstoff und Blau für Sauerstoff.

Zum Schluss habe ich das Bild mithilfe einer Palette zusammengesetzt, um die richtige Komposition des Nebels bei gleichzeitig höchstem Farbkontrast sicherzustellen und es dann zu einem Farbfoto zusammengesetzt.

Ach ja, aus optischen Gründen werden die Fotos manchmal verbessert, indem man zum Beispiel dem Nebel ein wenig Licht und Schatten hinzufügt, den Sternen helleres Licht hinzufügt usw.

Nach Abschluss dieser Schritte wird ein „farbiges“ Bild mit genauen astronomischen Informationen erstellt. Nachdem die NASA diese astronomischen Fotos im Internet veröffentlicht hat, kann auch die breite Öffentlichkeit sie verstehen.

Während der mehr als 20 Jahre, die Hubble im Einsatz war, hat das „PS“-Team der NASA Zehntausende atemberaubender Bilder produziert. Dieses Team verfügt über umfassende Kenntnisse der Astronomie und die von ihm erstellten Bilder sind sowohl wissenschaftlich als auch kommunikativ.

Darüber hinaus sind diese von der NASA erstellten Bilder für die Öffentlichkeit kostenlos. Es spielt nicht einmal eine Rolle, ob Sie bei der Verwendung darauf hinweisen, dass die Fotos von der NASA stammen, denn die Originalfotos stammen von ihnen und die verbreiteten Fotos wurden von ihnen mit Photoshop bearbeitet. Wer kann von ihnen Urheberrechtsgebühren verlangen? Ihr Hauptzweck besteht darin, die Bilder weiter zu verbreiten.

Das Kolorieren von Fotos ist nicht nur für die Öffentlichkeit gedacht, auch Astronomen möchten, dass die Bilder besser aussehen. Denn ein höherer Kontrast irgendwo im Universum oder ein paar helle Flecken anderswo können ihnen helfen, die komplexen Strukturen und Beziehungen zwischen Nebeln zu verstehen.

Geben Sie der NASA also nicht die Schuld für die Manipulation einiger Fotos.

Sie arbeiten hart für die Wissenschaft.