Космічному телескопу "Хаббл" виповнюється 30 років. 24 квітня 1990 року шаттл "Діскавері" доставив телескоп на орбіту - з тих пір "Хаббл" дивиться в глибини всесвіту і надсилає на Землю фотографії побаченого.
Читайте такожТелескоп Хаббл може стати першим музеєм на орбіті
Але механічне око телескопа бачить не те, що в результаті побачимо ми - за захоплюючими дух зображеннями стоять люди. Над цим працює ціла команда вчених з Інституту дослідження космосу за допомогою космічного телескопа (Space Telescope Science Institute - STScI) в Балтіморі і астрономи-любителі з усього світу. Їхнє завдання - розшифрувати зібрані "Хабблом" і заховані в його чорно-білих, зернистих знімках астрономічні дані, передає Бі-бі-сі. І перевести їх на візуальну мову, зрозумілу 12-річному школяреві, який побачив картинку в підручнику.
Іншими словами, кольорові зображення галактик і зірок створюють люди, а не сам "Хаббл". Але це не просто "розфарбовування" чорно-білих знімків в "Фотошопі". За кожним кольором і відтінком у сяйвах небесних тіл на знімках "Хаббла" стоїть наука і строгий звід правил, а ще - гра уяви і безліч оригінальних творчих рішень. Від результатів цієї роботи залежить те, яким людство побачить Всесвіт, в якому живе, і себе в ньому.
У NASA датою "зачаття" "Хаббла" називають 1946 рік - тоді вийшла перша наукова стаття прінстонського астрофізика Лаймана Спітцера про переваги запуску великого телескопа в космос. Перша робоча група астрофізиків та інженерів зібралася через три десятиліття, в 1977 році, щоб обговорити створення Великого космічного телескопа. Його через декілька років перейменують на честь американського астронома Едвіна Хаббла, який довів, що за межами нашої галактики існують інші галактики,які зі зростаючою швидкістю віддаляються від Чумацького шляху. Це відкриття відкрило дорогу дослідженням далекого космосу.
Але настільки довгі роки між задумом і втіленням пройшли не даремно. Як каже голова служби новин STScI, астроном Рей Віллард, що працює над цим проектом понад 30 років, поява на світ "Хаббла" була "ідеальним штормом": телескоп міг побачити космічні об'єкти з небувалою раніше чіткістю, вчені - розглянути їх у кольорі. А інтернет дав можливість миттєво показати ці зображення всьому людству. В цьому, стверджує Віллард, і полягала "революція Хаббла".
20 травня 1990 року, менш ніж через місяць після запуску на орбіту, "Хаббл" відправив на Землю "перше світло" - свій перший знімок, зроблений під час налаштування фокусу телескопа. Ця фотографія виявилася на 50% більш різкою, ніж знімки наземних телескопів (правда, незабаром з'ясувалося, що у головного дзеркала "Хаббла" був дефект, який робить зображення злегка розмитими - але його виправили).
У серпні того ж року "Хаббл" зробив один зі своїх перших відкриттів, зазнявши світіння еліптичного газового кільця діаметром 1,3 світлових років навколо центру вибуху наднової зірки 1987А на околиці туманності Тарантул у Великій Магеллановій Хмарі. Це було перше з тисяч чудес, які людство побачить завдяки телескопу - кожне з наступних все чіткіше, все більш детальне.
Багато з цих зображень, як, наприклад, знімки "Стовпів Творіння" або туманності "Кінської Голови", стануть культовими, і будуть відтворюватися в мільйонах копій на футболках, чашках і чохлах для смартфонів.
"Хаббл" заново відкрив Всесвіт саме завдяки своїм неймовірним знімкам і їхній доступності, - говорить Рей Віллард. - Вони виходять за рамки науки, вони розповідають про чудеса Всесвіту, не вдаючись в усі найдрібніші факти науки.
"Люди часто запитують [про фотографії "Хаббла"]: чи так це виглядає насправді? - говорить Рей Віллард. - Але це безглуздий питання. Мова йде про величезний діапазон яскравості і кольорів, невидимих для людського ока. Навіть якщо підлетіти близько до цих об'єктів, ви не побачите жодного кольору, тому що він буде тягнутися скрізь навколо вас".
Світло далеких космічних об'єктів - велетенських туманностей, галактик, що зіштовхуються, вмираючих зірок - які бачить "Хаббл", занадто інтенсивне або ж, навпаки, занадто тьмяне для слабкого людського ока. Тому спостерігаючи в телескоп із Землі чи навіть в ілюмінатор з космічного корабля, ми побачимо в кращому випадку лише неясні відбитки цих катастроф.
Створення "справжнього" кольорового зображення з астрономічних даних - таке ж мистецтво, як і наука, вважають в STScI. За словами Вілларда, завдання вчених, що працюють з даними "Хаббла", - як і завдання будь-якого фотографа - "вловити сутність об'єкта". Зуміти поєднати науковий факт з естетичною насолодою. Часто для цього потрібно підсилити той чи інший колір, виділити відтінок, підкреслити контраст.
Віллард порівнює знімки галактик "Хаббла" зі знімками Великого каньйону американського фотографа Енсела Адамса. "Великий каньйон - неймовірна геологічна форма. Я не можу зробити нічого такого в "Фотошопі", щоб Великий каньйон виглядав краще. Він такий, який він є. Але я можу використовувати фотографію і "Фотошоп", щоб спробувати виділити всі його приголомшливі деталі, що розповідають його історію", - пояснює він підхід до обробки космічних знімків.
Кожен з мільйонів оригінальних знімків "Хаббла" - чорно-білий. Зібрати з них кольорові зображення вдається завдяки червоним, зеленим і синім фільтрам, через які пропускаються ці знімки і які повторюють три види світлочутливих клітин на нашій сітківці. Вибір потрібного фільтра або їхньої комбінації залишається за дослідниками, і він може бути досить простим - або ж дуже складним.
Колір об'єкту залежить від того, як він випромінює або поглинає світло. Так, планети поглинають хвилі світла зірок однієї довжини і відбивають - іншої: сині відтінки Нептуна і Урана пов'язані з метаном в атмосфері, що поглинає червоне світло.
Туманності можуть мати дуже насичений і яскравий колір, оскільки вони випромінюють світло лише певної довжини хвиль, сяючи світяться, немов неонові лампи, хмарами газів - водню, кисню, азоту.
Колір зірки, навпаки, буде досить ненасиченим, в пастельних тонах, адже зірки випромінюють неймовірну кількість світла у всьому видимому діапазоні, стимулюючи всі світлочутливі клітини на нашій сітківці. Але це - прості завдання.
А яким кольором позначити невидимі людині світлові хвилі інфрачервоного або ультрафіолетового випромінювання, яке бачить "Хаббл"? Або показати відмінність у рівнях яскравості так, щоб вона була помітна і науково обґрунтована одночасно?
У таких випадках вченим доводиться вдаватися до допомоги помилкових кольорів, тобто застосовувати колірні рішення там, де їх немає, або ж де вони не несуть ніякого сенсу - для того, щоб підкреслити непомітний контраст між світлом і тінню або відмінності в різних частинах складного космічного об'єкту.
Людському оку легше розрізнити різницю у відтінках кольору, ніж у відтінках сірого, пояснює Віллард.
Крім того, динамічний діапазон - різниця між світлом і тінню - найтьмянішої туманності - мільйон до одного. Динамічний діапазон студійного портрету - 3:1, чорнила на папері можуть відобразити, в кращому разі, 20:1. Щоб вирішити цю задачу і вирівняти контраст, вченим потрібно обробити яскраві, середні і темні елементи знімка до того, як приступити до розфарбовування.
Всі ці елементи - світло, колір і тінь - сплітаються разом в одне полотно через безліч шарів у звичайному "Фотошопі". Шар за шаром прибираються радіаційні шуми, обрізаються занадто яскраві пікселі, згладжуються гістограми. Але навіть з "Фотошопом" обробка одного зображення "Хаббла" може займати кілька тижнів.
"Ми звертаємо велику увагу на різні камери, різні фільтри і різні витримки. Ми докладаємо великі зусилля, щоб створити зображення, яке буде естетичним і інформативним одночасно. Яке розповість вам про Всесвіті щось нове, про що ви раніше навіть не могли подумати", - описує роботу своєї команди Віллард.
Цікаво, що якщо обробка знімка може займати тижні, то придумування назви для космічного об'єкта - часом усього півгодини. Саме стільки часу знадобилося, щоб придумати назву "Тінь летючої миші" - величезної тіні, яку відкидає зірка HBC 672, згадує Віллард.
