涨知识|被科学家骗了，哈勃望远镜拍的宇宙是这样PS出来的

        当地时间1990年4月24日，哈勃空间望远镜搭乘“发现号”航天飞机升空，25年间，在进行天文观测的同时，哈勃望远镜带来的壮丽宇宙图像激起了无数人对于宇宙深处的好奇，也在在电脑桌面、CD封面、广告等产品中被广泛使用。

蝌蚪星系

        从1990年到今天，哈勃望远镜在地球轨道上运行了接近13.7万圈，累计54亿公里，执行了120多万次观测任务，观察了超过38000个天体。在哈勃档案（Hubble Legacy Archive）的网站上，提供了几乎所有哈勃拍摄到的天体照片，搜索天体名字，即可得到不同时间拍摄的多张照片。以著名的“创生之柱”（鹰状星云）为例，能搜索到240张照片，但是没有一张是我们所看到的样子。

        如果我们能在宇宙中用肉眼观察，看到的星云、深空到底是什么样？

        人眼可见光的范围只是电磁波谱上的一条窄缝，因此，人眼在宇宙中能看到的光线和颜色都是有限的。而空间望远镜观测的范围是从紫外线到近红外线，因此空间望远镜能捕捉到太阳发出的紫外线和褐矮星和暗星云发出的红外线，人眼却完全看不见。空间望远镜突破了人眼的局限，能拍摄看不见的光线，帮助人们进一步研究和了解宇宙。哈勃望远镜拍摄的三张鹰状星云（滤镜波长分别为502nm，656nm和673nm）。 

        色彩绚丽的鹰状星云原始照片是黑白的。这是由于哈勃望远镜在拍摄时使用的是黑白相机，以便能提高敏感度，捕捉更多细节。射入相机的光线需要经过若干个不同的滤镜，每个滤镜对应一张黑白照片。这些滤镜装在一个可以旋转的轮状结构上，称为滤镜轮（Filter Wheel）。

哈勃的NICMOS（近红外照相机和多目标光谱仪）的滤镜轮，每个滤镜轮有20个位置，装有19个滤镜以及1个空位。

        哈勃望远镜上搭载的广域和行星照相机（WF/PC）原本是光学观测使用的高分辨率照相机。由NASA的喷射推进实验室制造，附有一套由48片光学滤镜组成，可以筛选特殊的波段进行天体物理学的观察。

        将不同波段的黑白照片按照波段对应的颜色（或者人为对应一种颜色）上色，然后混合叠加，就可以得到宇宙的“彩照”了。上色可分为三种类型，分别是自然色（Natural colour images）、代表色（Representative Color images）和增强色（Enhanced Color images）。

        自然色图片是指三个滤镜对应的颜色基本接近人眼看到的红色（R）、绿色（G）和蓝色（B），经过混合后得到的颜色基本和人眼看到的颜色一致。

Galaxy ESO 510-G13图片的生成过程。《科学世界》图

        对人类来说，不可见光不存在对应的颜色，因此在拍摄发出不可见光的星体时，科学家选用不用的颜色来代表对应的不可见光（通常是用蓝色代表波长最短的红外光，红色代表波长最长的红外光，绿色代表波长适中的部分），则能制造出一张对人眼来说不可见的“彩色照片”了，这就是代表色图片。        

        而“创生之柱”这张属于增强色照片。从HLA网站上下载原始的三张黑白图片是用了三个窄带滤光镜拍摄所得，分别对应硫、氢、氧三个元素。在星云发出的可见光中，氢和硫发出红光，氧发出绿色的光。由于氢原子和硫离子都发出红光，如果用自然色来处理，二者无法区分。因此，用绿色来代表本来发红光的氢原子；硫离子保持红色，而发出绿光的双电离氧用蓝色来代替。经过这样的处理，不仅视觉上美不胜收，更可以帮助科学家直观的了解鹰状星云的成分。

未经颜色增强的“创生之柱”图片大部分为红色。《科学世界》图1995年哈勃望远镜公布的鹰状星云照片。2005年哈勃望远镜再次拍摄的鹰状星云。对比十年前的照片，颜色有明显差异。

        因此，从人眼感知的角度讲，我们所见到的哈勃望远镜拍摄的星云、星系等并不是“真实”的，而是经过后期着色和处理的，在处理的过程中，科学家按照一定的规范进行，当然，爱好者们也可以创作属于自己的宇宙图像。

        哈勃档案（Hubble Legacy Archive）网站提供的原图，经过ESA/ESO/NASA FITS Liberator这一软件解析成Photoshop可读TIFF格式后，将着色不同的多个图层混合后，进行色阶和饱和度等调整，就可以得到一张新的照片。

经过澎澎和湃湃重新着色的鹰状星云，和哈勃官方公布的照片还是有些差距。

        欧洲空间局和哈勃望远镜联合推出活动并提供教程和素材，希望爱好者共同开发“隐藏的宝藏”，让这些宇宙图像不仅仅是被少数科学家用来研究的，更可以让公众参与其中。