L'univers en color

2009/03/01 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

(Foto: Raigs X: NASA/CXC/JHU/D.Strickland; Visible: NASA/AQUESTA/STScI/AURA/The Hubble Heritage Team; infraroig: NASA/JPL-Caltech/Univ. of AZ/C. Engelbracht.)

Als astrònoms els agrada jugar amb els colors. Les imatges obtingudes a través dels telescopis es manipulen i després ens mostren imatges impactants, elegants de colors. A vegades intenten, sobretot amb els planetes, mostrar-los com veuríem realment a simple vista, però en altres ocasions les coloracions són absolutament falses. En qualsevol cas, gairebé sempre hi ha imatges acolorides artificialment.

Però la veritat és que això dels colors no és un joc. Per contra, els colors són una eina molt valuosa per als astrònoms. Ajuden a veure el que no podríem veure d'una altra manera, o a saber més o menys com ho veuríem si fóssim allí.

La major part de la informació prové de l'univers en forma d'ones electromagnètiques, que són les úniques capaces de propagar-se al buit. Els nostres ulls només detecten algunes d'aquestes ones, que formen part de la llum visible, o els colors que nosaltres coneixem. Però també tenim ulls més poderosos. El prestigiós telescopi Hubble veu molts més "colors" que nosaltres, entre ells els que veiem. No obstant això, l'Hubble treu fotos en blanc i negre i després les donen els astrònoms pintors.

Color real

El color "real" de Mart. La foto dels colors de l'esquerra ens mostra com podríem veure més o menys Mart. El Telescopi Espacial Hubble és una composició realitzada amb tres fotografies preses en llum vermella (673 nm), verda (502 nm) i blava (410 nm). A la dreta es pot veure l'extret en blava, ressaltant l'estructura dels núvols, igual que ocorre en les imatges de satèl·lits de la Terra que s'utilitzen per a predir el temps.

(Foto: Phil James (Univ. Toledo), Todd Clancy (Space Science Inst., Boulder, CO), Steve Lee (Univ. Colorado), NASA.)

Per a imitar el que els nostres ulls veurien, parteixen de tres fotografies preses en blanc i negre. Aquestes fotos solen ser de filtres, en aquest cas amb filtre vermell, verd i blau. Cada filtre deixa passar únicament el color corresponent i el que reflecteix la foto en blanc i negre és la quantitat de llum o radiació emesa per un cos determinat per a cada color. Després, per a obtenir la imatge en color, es dóna el color corresponent a cada foto en blanc i negre i se superposen les tres.

Les imatges així obtingudes són moltes vegades etiquetades com a “color real” o “color natural”; les més assenyades prefereixen “color real aproximat”. És similar al procés que realitza una càmera de fotos digital automàticament. Però l'Hubble té gairebé 40 filtres i a més de la llum visible és capaç de veure ultraviolada i infraroig, això sí, sempre en blanc i negre. Així, l'Hubble pot treure molts més tipus de fotos que una càmera de fotos convencional. En funció dels filtres que s'utilitzin i del color que després es doni a cada foto, el resultat final estarà més o menys prop de la realitat.

Això dóna molt joc. Per exemple, i seguint l'espectre de la llum visible, entre els gasos d'una nebulosa, els àtoms d'oxigen, els àtoms d'hidrogen i els ions de nitrogen emeten llum a diferents longituds d'ona. Cada element té la seva pròpia longitud d'ona exacta, però en aquest cas els tres entren en la zona de color vermell. Nosaltres no podríem diferenciar-los: veuríem tot vermell. Però si fotografiem amb un filtre per a cadascuna d'aquestes longituds d'ona concretes i després donem un color a cadascuna d'elles, com el vermell a l'hidrogen, el blau a l'oxigen i el verd al nitrogen, la imatge obtinguda ens donarà molta més informació.

Invisible a color

Saturn en colors vius. Si viatgéssim a Saturn mai veuríem aquests colors. Aquesta imatge de color fals està realitzada amb fotografies preses per la sonda Cassini en tres longituds d'ona de la zona infraroja: A les longituds d'ona dels micròmetres 2,3, 3 i 5,1 se'ls ha assignat un color blau, verd i vermell respectivament. En la zona de la nit (dreta) pot veure's la radiació tèrmica de Saturn a 5,1 m (vermell). Els gruixuts núvols atmosfèrics impedeixen aquesta radiació i es veuen com a bandes o cicatrius fosques. D'altra banda, les partícules de gel en els anells reflecteixen les ones de 2,3 m (en blau) i absorbeixen els metans de l'atmosfera de Saturn. El contrari ocorre a 3 mm (en verd): el gel absorbeix i reflecteix les diferències del planeta il·luminat pel Sol.

(Foto: NASA/JPL/University of Arizona)

D'altra banda, molts dels missatges que ens envia l'univers ens arriben en longituds d'ona invisibles per a nosaltres. Si no ho tinguéssim en compte, molts cossos astronòmics ni tan sols els coneixeríem, ja que la radiació emesa per ells arriba a la Terra en forma de raigs X, infrarojos, ultraviolats, radioondas o microones.

Per a conèixer els secrets de l'univers és imprescindible tenir ulls que vegin totes aquestes radiacions. La radiació pròxima a l'infraroig, per exemple, no s'extingeix tan ràpidament com la llum visible, la qual cosa permet veure zones ombrejades per la pols interestel·lar, com les parts més denses de les nebuloses i els centres de les galàxies. En el projecte 2MASS van explorar el cel amb dos telescopis que detecten l'infraroig pròxim: Entre 1997 i 2001 es van detectar un milió i mig de galàxies, la meitat no catalogades anteriorment.

Les galàxies més pròximes es veuen també en llum visible, però si s'observen amb altres ulls, es pot saber molt més sobre elles. En la llum ultraviolada, les zones de generació estel·lar i les estrelles joves il·luminen; en l'infraroig, la pols interestel·lar i el gas es converteixen en visionaris; les ones de ràdio permeten detectar molècules com a H 2 , CO i NH 3; i si atenem els raigs X, podem veure les zones de major energia de la galàxia. Així, la combinació de tots ells és fonamental per a saber què ocorre en una galàxia, com evoluciona i quina relació té amb el mitjà.

Algunes d'aquestes radiacions, com l'ultraviolat, l'infraroig llunyà i els raigs X, no arriben fins a la superfície terrestre. Per això és imprescindible que els ulls surtin a l'espai per a veure'ls. Amb el llunyà infraroig podem accedir a zones totalment opaques en la vista. La major part dels descobriments realitzats en aquesta longitud d'ona es van realitzar a la fi del segle passat: El satèl·lit IRES va trobar 350.000 nous objectes astronòmics. D'altra banda, des de l'any 2.003, en l'espai hi ha un altre ull que veu en aquesta longitud d'ona: Telescopi Spitzer. Amb ell s'han rebut algunes de les imatges més sorprenents dels últims anys.

Al marge de la vista, no podem veure la resta de radiacions, per la qual cosa és imprescindible de nou el treball dels astrònoms pintors. Si volguéssim estudiar una sola ona, potser bastaria amb la imatge en blanc i negre presa pel telescopi, però els nostres ulls la veuen en color amb més detall que a escala de grisos. Per a veure diverses longituds d'ona a un sol cop d'ull, l'ajuda dels colors és inestimable.

Tres perspectives de la nebulosa Eagle. Aquestes tres fotografies han estat preses per Spitzer en diferents longituds d'ona infraroges. En la primera, nombroses estrelles i estructures de pols són perfectament visibles. La segona és el retrat d'una mort en la qual es veu com una estrella explosiva ha escalfat la pols de la zona. I el tercer destaca el contrast entre la pols escalfada per l'explosió (verd) i els núvols esborronadors més freds (vermelles, blaves, mores).

(Foto: NASA/JPL-Caltech/N. Flagey (IAS/SSC) A. Noriega-Crespo (SSC/Caltech))

A la foto d'entrada, per exemple, es pot veure la galàxia M 82 a diferents longituds d'ona. En la vista (groc-verd) es pot veure el disc d'una galàxia espiral; el gas ionitzat calent que emet (taronja) mostra l'existència de forts vents galàctics, provocats per la generació d'estrelles en el centre de la galàxia; en el llunyà infraroig (vermell), es pot veure que emet a més de gas, pols; i el gas que escalfa milions de graus de col·lisió entre el material emet raigs X (blau).

Joc de colors

Els pintors tenen llibertat per a donar el color que volen a cada longitud d'ona. En general, l'objectiu és que el contrast i la visibilitat siguin el més grans possibles, i en això l'art dels astrònoms segurament tindrà molt a dir. No obstant això, per a alguns cossos moltes vegades s'utilitza el mateix codi de colors i si es vesteixen amb altres colors, se'ns fan estranys.

No obstant això, en aquests casos sí, els colors són absolutament falsos, pura invenció. Per això, l'etiqueta de “color fals” la veurem sovint en aquesta mena de fotografies. Però sense això no podríem veure de què estan fets els planetes, les nebuloses i les galàxies, o quina és la seva temperatura, etc.

Set colors. Per a acolorir aquesta galàxia NGC 1512, els astrònoms han utilitzat set colors. La imatge central s'ha completat amb les fotografies preses en dues longituds d'ona de l'ultraviolat Hubble, tres de la vista i dues de la infraroja (d'esquerra a dreta). Aquests són els colors que han triat per a destacar als grups d'estrelles joves de l'exterior de la galàxia.

(Foto: NASA, AQUESTA, Donen Maoz (Tel Aviv University, Israel, and Columbia University, USA)

Els que vénen en nom del color real també són simples aproximacions. Però, què és el color real? Els colors canvien contínuament en la Terra, si està ennuvolat o buidat, el sol més o menys a dalt, o en l'atmosfera més o menys pols… i tots són reals. Quant a les fotos, mai seran un 100% reflex de la realitat: cada càmera de fotos treu els colors a la seva manera i si les veiem en una pantalla els colors varien segons la seva configuració.

En el cas de l'univers, molts colors són falsos i uns altres tan sols aproximacions. Així que si vols saber com és la realitat, només has d'anar a l'univers i mirar amb els teus ulls.