Kızılötesi teleskobun ham filtre verilerinden halka sunulan büyüleyici görüntüler, bir gökbilimci ve görüntü renklendirme uzmanı tarafından açıklandığı gibi üretiliyor.
Dünya James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) fotoğraflarını ilk kez bir yıl önce gördü. Nefes kesici fotoğraflar, 6,5 metrelik kızılötesi teleskobun kozmik tozun içini görme, eski galaksileri bulma, güzel bulutsuları yeni şekillerde resmetme ve daha fazlasını yapma kapasitesini ortaya koydu. Bu olayın anısına Physics Today, gökbilimcilerin IR teleskobunun ham siyah-beyaz filtre verilerini hem bilim insanları hem de halk tarafından takdir edilebilecek çarpıcı fotoğraflara nasıl dönüştürdüklerini inceledi.
Akıllı telefonlardaki gibi tüketici kameraları, aynı anda birkaç dalga boyu aralığını toplamak için filtreler kullanır; her görüntü hızlı bir şekilde işlenir ve tam renkli bir görüntü oluşturmak için birleştirilir. Ancak gökbilimciler renkli kompozitlere kıyasla teleskoplardan gelen tek tek filtre görüntüleriyle çok daha fazla ilgilenirler. Her bir filtre aralığında yayılan ışığın yoğunluğu tek bir siyah-beyaz görüntüde yakalanır.
Bu aralıklar görünür spektrum içinde yer alıyorsa, yoğunluğu her filtre için tek bir renge eşleyerek renkli bir görüntü oluşturmak oldukça basit olabilir. Kırmızı, yeşil ve maviyi birleştirirseniz oldukça iyi bir başlangıç yapabilirsiniz. Ancak, çoğu teleskopun çıktısı bu kadar basit değildir.
Elektromanyetik spektrumun çıplak gözle görülemeyen kısımlarında sıklıkla olmak üzere çok çeşitli dalga boylarını filtreleyebilen geniş bant filtreler mevcuttur. Bir de hidrojen gibi belirli elementlerin oluşturduğu kesin tonları kaydeden dar bant filtreler vardır.
Alaska Üniversitesi, Anchorage astronomu Travis Rector’dan teleskop görüntülerini renklendirme sürecinde bize rehberlik etmesini istedik. Colourizing the Universe kitabının yazarlarından biri olan Rector, Arizona’daki Kitt Peak Ulusal Gözlemevi’nin kendisinden yeni bir teleskop kamerasının olanaklarını göstermesini istediği 1998 yılından bu yana astronomik renklendirme ile ilgileniyor. Halen NSF’nin NOIRLab’ı tarafından yönetilen Kitt Peak ve diğer gözlemevlerinden gelen fotoğrafları işleyen küçük bir grubun üyesi olarak çalışıyor.
Rector şöyle açıklıyor: “Teleskobun görebildiklerini gözlerimizin görebildiklerine dönüştürüyoruz.” Bu, bir dilden diğerine çeviri yapmaya benzer; belirli varsayımlarda bulunmanız gerekir; bu hem bir sanat hem de bir bilimdir. Geniş bant filtreler için kromatik sıralamanın hatırlanması gereken temel ilke olduğunu söylüyor. İlk adım, tek tek filtre resimlerini dalga boyuna göre düzenlemektir. Mavi en kısa dalga boyunu, kırmızı ise en uzun dalga boyunu temsil eder. Bunlar ve diğerleri arasında sıralama vardır.
Ancak bu basit bir sayılarla renklendirme aktivitesi değildir. Dalga boyu aralıkları çeşitli filtreler tarafından farklı şekillerde kapsanır. Geniş bir bant genişliğine sahip genel amaçlı bir filtre, JWST’nin Yakın Kızılötesi Kamerasının (NIRCam) F200W filtresidir (bkz. Şekil 1).
F470N filtresi H2 emisyonunu tespit etmek için yapılmıştır, bu nedenle önemli ölçüde daha küçük bir dalga boyu aralığına sahiptir. Dar bantlı bir filtre resmindeki dalga boyları sıklıkla geniş bantlı bir filtredekilerle örtüşür.
Atipik bir galaksideki yıldız oluşum düğümleri veya bir gezegenimsi bulutsudaki oksijen açısından zengin bir bölge gibi belirli bir olay dar bant filtreler kullanılarak görülebilir. Rector, bu bilginin öne çıkmasının amaçlandığını söylüyor. Tüm dar bant görüntülerin kromatik düzeni korunursa, bu, eşleşen geniş bant filtre ile kontrast oluşturan bir renk seçilerek sağlanabilir. Bir görüntünün vurgularını ve gölgelerini değiştirmek ve arka planın belirginliğini azaltmak için eğriler aracını kullanmak gibi tahribatsız düzenleme teknikleri de sıklıkla kullanılmaktadır.
Görüntülerdeki kusurlar da gerçek yapılarla karıştırılmamaları için düzeltilir.
Bu temel fikirleri göz önünde bulundurarak yaygın fotoğraf düzenleme yazılımlarını kullanarak kendi renkli fotoğraflarımızı oluşturmanın zamanı gelmişti. Güney takımyıldızı Eridanus’taki çubuklu bir spiral galaksi olan NGC 1300 galaksisinin JWST NIRCam ham filtre resimleri Rector ve ben tarafından elde edildi (MAST kataloğu Hubble, Kepler ve diğer teleskoplardan gelen bilgilere ek olarak JWST fotoğraflarını da içeriyor). Halka açık dört görüntü, şekil 2’de görüldüğü gibi bir geniş filtre (F200W) ve üç orta genişlikte filtre (F300M, F335M ve F360M) içermektedir.
F335M ve F360M, cihazın filtre tablosuna göre kısmen aynı dalga boyu aralığını kapsar. Rector renkleri seçerken bu tür bir örtüşmeyi göz önünde bulunduruyor. “İki rengi çok radikal biçimde farklı yapmayacağım” diye söz veriyor.
Yeni yıldızların oluştuğu spiral kollardaki ilgi çekici yapıyı vurgulamak için Rector ve ben eğriler aracını kullandık (bkz. aşağıdaki şekil 3).
Rector ve benim aynı araçlara ve ham resimlere erişimimiz vardı, ancak hangi görüntünün bir profesyonel tarafından işlendiği açık. Aşağıdaki şekil 4’te solda gösterilen Rector’un görüntüsü, görüntünün daha gerçekçi görünmesini sağlayan bir renk paletine sahip ve galaktik merkezin şişkinliği, merkez çubuğu gizlemeden parlak görünüyor.
Bu deney için genel izleyici kitlesi tarafından kullanılabilir hale getirmek amacıyla bazı düzenlemelerden geçirilmiş bir dizi fotoğraf kullanıyorduk. Bu her zaman o kadar kolay değildir. Gökyüzünün bir kısmı ölü pikseller nedeniyle zaman zaman eksik olabilir veya çok sayıda pozun üst üste konması eşit olmayan derinliğe sahip kenarlarla sonuçlanabilir.
Bu durumda Rector gökyüzünün aynı bölgesinden daha fazla bilgi eklemeye çalışır ya da budamanın sunumu iyileştirip iyileştirmeyeceğini araştırır. Yakın bir kırpmanın sıklıkla nesnenin çok daha görkemli ve akıllara durgunluk veren bir şekilde görünmesini sağladığını keşfetmiştir. İşin en zor kısmı veri kalitesi sorunlarıyla uğraşmaktır çünkü çoğu zaman yüzlerce saat süren zahmetli ve özenli bir temizlik gerekir.
Bitirdiğimiz yerden sonra tamamlanması gereken daha fazla işlem var. Rector’a göre daha sonraki işlemler “gürültüyü azaltıyor, kozmetik kusurlarla uğraşıyor ve kontrastı ortaya çıkarıyor”. İşleme teknikleri, örneğin, şişkinliğin parlaklığı tarafından gizlenen galaksinin merkezi halkasını ortaya çıkarmak için de kullanılabilir.
Bu küçük değişiklikler, kişisel tercihin söz konusu olduğu durumlardır. Ayrıca, daha fazla görsel etki için, son işlem sırasında renkler daha canlı hale getirilmiştir.
Rector zaman içinde sanatçı arkadaşlarından insanların renkleri nasıl yorumladığını ve genel olarak neyin iyi göründüğünü öğrenerek fotoğraf anlayışını geliştirdi. “İnsanların gözlerini görmelerini istediğiniz şeylere çekmek için renkleri ve kompozisyonu kullanabilirsiniz” diyor. Bir görüntünün kalıcı bir izlenim bırakması, dikkatlice kırpılması, döndürülmesi ve ana renk düzeninin ayarlanmasıyla sağlanabilir.
Rector kızılötesi teleskopları kullanmaya alışkın, ancak bu onun JWST verileriyle ilgili ilk deneyimiydi. Ona göre, görünür ışıkta ön plandaki yıldızlar kızılötesine göre daha belirgin renklere sahip. Gözlerimiz, Güneş benzeri yıldızların yaydığı ışık çeşitliliğinden en iyi şekilde yararlanmak için gelişmiştir; görünür ışık spektrumu, renk ve sıcaklıkta en belirgin farklılıkları sergiler. Kozmik tozun etkisi kızılötesi dalga boylarında gözlem yaparken de görülebilir; JWST’den çarpıcı bir örnek için bkz. resim 5. Toz yakın-IR’de şeffaf olduğundan, yıldız doğumlarına yönelik gözlemler mümkündür.
Bazı tozlar uzak kızılötesi dalga boylarında ışık üreterek fotoğraflara ruhani bir parlaklık verir. İster JWST’den ister Spitzer Uzay Teleskobu gibi diğer IR gözlemevlerinden gelsinler, “bu görüntülere gerçekten muhteşem bir his veriyor” diyor.
Rector, JWST fotoğraflarını renklendiren astronomlara hayranlığını ifade ediyor. Tanıdık sahneleri yeni bir kızılötesi mercekle görmekten hoşlanıyor, çünkü astronomik hedefler daha önce Hubble tarafından fotoğraflanmıştı. “Bence bir görüntünün gerçekten başarılı olabilmesinin yollarından biri, insanların ona bakıp ‘Bunu daha önce görmüştüm ama hiç böyle olmamıştı’ demesidir.” JWST görüntü işleme ekibi ve performansı bilim insanlarının beklentilerinin ötesinde olan bir teleskop, bilinenlerden yeni olana geçişten sorumludur.
Rector, görüntüleri izleyenlerin düzensiz bir galaksinin altında yatan tüm astronomik prensipleri kavrayabileceklerini ya da sadece büyüleyici bir gezegenimsi nebula karşısında büyülenebileceklerini belirtiyor. Rector, gökbilimcilerin her iki durumda da amaçlarına ulaştıklarını belirtiyor.
Kaynak: pubs.aip.org/physicstoday
