El universo en color

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

• Astronomia

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

A los astrónomos les gusta jugar con los colores. Las imágenes obtenidas a través de los telescopios se manipulan y luego nos muestran imágenes impactantes, elegantes de colores. A veces intentan, sobre todo con los planetas, mostrarlos como veríamos realmente a simple vista, pero en otras ocasiones las coloraciones son absolutamente falsas. En cualquier caso, casi siempre hay imágenes coloreadas artificialmente.

Pero la verdad es que lo de los colores no es un juego. Por el contrario, los colores son una herramienta muy valiosa para los astrónomos. Ayudan a ver lo que no podríamos ver de otra manera, o a saber más o menos cómo lo veríamos si estuviéramos allí.

La mayor parte de la información proviene del universo en forma de ondas electromagnéticas, que son las únicas capaces de propagarse al vacío. Nuestros ojos sólo detectan algunas de estas ondas, que forman parte de la luz visible, o los colores que nosotros conocemos. Pero también tenemos ojos más poderosos. El prestigioso telescopio Hubble ve muchos más "colores" que nosotros, entre ellos los que vemos. Sin embargo, el Hubble saca fotos en blanco y negro y luego las dan los astrónomos pintores.

Color real

El color "real" de Marte. La foto de los colores de la izquierda nos muestra cómo podríamos ver más o menos Marte. El Telescopio Espacial Hubble es una composición realizada con tres fotografías tomadas en luz roja (673 nm), verde (502 nm) y azul (410 nm). A la derecha se puede ver lo extraído en azul, resaltando la estructura de las nubes, al igual que ocurre en las imágenes de satélites de la Tierra que se utilizan para predecir el tiempo.

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

Para imitar lo que nuestros ojos verían, parten de tres fotografías tomadas en blanco y negro. Estas fotos suelen ser de filtros, en este caso con filtro rojo, verde y azul. Cada filtro deja pasar únicamente el color correspondiente y lo que refleja la foto en blanco y negro es la cantidad de luz o radiación emitida por un cuerpo determinado para cada color. Después, para obtener la imagen en color, se da el color correspondiente a cada foto en blanco y negro y se superponen las tres.

Las imágenes así obtenidas son muchas veces etiquetadas como “color real” o “color natural”; las más sensatas prefieren “color real aproximado”. Es similar al proceso que realiza una cámara de fotos digital automáticamente. Pero el Hubble tiene casi 40 filtros y además de la luz visible es capaz de ver ultravioleta e infrarrojo, eso sí, siempre en blanco y negro. Así, el Hubble puede sacar muchos más tipos de fotos que una cámara de fotos convencional. En función de los filtros que se utilicen y del color que luego se dé a cada foto, el resultado final estará más o menos cerca de la realidad.

Eso da mucho juego. Por ejemplo, y siguiendo el espectro de la luz visible, entre los gases de una nebulosa, los átomos de oxígeno, los átomos de hidrógeno y los iones de nitrógeno emiten luz a diferentes longitudes de onda. Cada elemento tiene su propia longitud de onda exacta, pero en este caso los tres entran en la zona de color rojo. Nosotros no podríamos diferenciarlos: veríamos todo rojo. Pero si fotografiamos con un filtro para cada una de estas longitudes de onda concretas y luego damos un color a cada una de ellas, como el rojo al hidrógeno, el azul al oxígeno y el verde al nitrógeno, la imagen obtenida nos dará mucha más información.

Invisible a color

Saturno en colores vivos. Si viajáramos a Saturno nunca veríamos estos colores. Esta imagen de color falso está realizada con fotografías tomadas por la sonda Cassini en tres longitudes de onda de la zona infrarroja: A las longitudes de onda de los micrómetros 2,3, 3 y 5,1 se les ha asignado un color azul, verde y rojo respectivamente. En la zona de la noche (derecha) puede verse la radiación térmica de Saturno a 5,1 m (rojo). Las gruesas nubes atmosféricas impiden esta radiación y se ven como bandas o cicatrices oscuras. Por otra parte, las partículas de hielo en los anillos reflejan las ondas de 2,3 m (en azul) y absorben los metanos de la atmósfera de Saturno. Lo contrario ocurre a 3 mm (en verde): el hielo absorbe y refleja las diferencias del planeta iluminado por el Sol.

(Foto: NASA/JPL/University of Arizona)

Por otro lado, muchos de los mensajes que nos envía el universo nos llegan en longitudes de onda invisibles para nosotros. Si no lo tuviéramos en cuenta, muchos cuerpos astronómicos ni siquiera los conoceríamos, ya que la radiación emitida por ellos llega a la Tierra en forma de rayos X, infrarrojos, ultravioleta, radioondas o microondas.

Para conocer los secretos del universo es imprescindible tener ojos que vean todas estas radiaciones. La radiación cercana al infrarrojo, por ejemplo, no se extingue tan rápidamente como la luz visible, lo que permite ver zonas sombreadas por el polvo interestelar, como las partes más densas de las nebulosas y los centros de las galaxias. En el proyecto 2MASS exploraron el cielo con dos telescopios que detectan el infrarrojo cercano: Entre 1997 y 2001 se detectaron un millón y medio de galaxias, la mitad no catalogadas anteriormente.

Las galaxias más cercanas se ven también en luz visible, pero si se observan con otros ojos, se puede saber mucho más sobre ellas. En la luz ultravioleta, las zonas de generación estelar y las estrellas jóvenes iluminan; en el infrarrojo, el polvo interestelar y el gas se convierten en visionarios; las ondas de radio permiten detectar moléculas como H 2 , CO y NH 3; y si atendemos a los rayos X, podemos ver las zonas de mayor energía de la galaxia. Así, la combinación de todos ellos es fundamental para saber qué ocurre en una galaxia, cómo evoluciona y qué relación tiene con el medio.

Algunas de estas radiaciones, como el ultravioleta, el infrarrojo lejano y los rayos X, no llegan hasta la superficie terrestre. Por eso es imprescindible que los ojos salgan al espacio para verlos. Con el lejano infrarrojo podemos acceder a zonas totalmente opacas en la vista. La mayor parte de los descubrimientos realizados en esta longitud de onda se realizaron a finales del siglo pasado: El satélite IRAS encontró 350.000 nuevos objetos astronómicos. Por otra parte, desde el año 2.003, en el espacio hay otro ojo que ve en esa longitud de onda: Telescopio Spitzer. Con él se han recibido algunas de las imágenes más sorprendentes de los últimos años.

Al margen de la vista, no podemos ver el resto de radiaciones, por lo que es imprescindible de nuevo el trabajo de los astrónomos pintores. Si quisiéramos estudiar una sola onda, quizá bastaría con la imagen en blanco y negro tomada por el telescopio, pero nuestros ojos la ven en color con más detalle que a escala de grises. Para ver varias longitudes de onda a un solo vistazo, la ayuda de los colores es inestimable.

Tres perspectivas de la nebulosa Eagle. Estas tres fotografías han sido tomadas por Spitzer en diferentes longitudes de onda infrarrojas. En la primera, numerosas estrellas y estructuras de polvo son perfectamente visibles. La segunda es el retrato de una muerte en la que se ve cómo una estrella explosiva ha calentado el polvo de la zona. Y el tercero destaca el contraste entre el polvo calentado por la explosión (verde) y las nubes espeluznantes más frías (rojas, azules, moras).

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

En la foto de entrada, por ejemplo, se puede ver la galaxia M 82 a diferentes longitudes de onda. En la vista (amarillo-verde) se puede ver el disco de una galaxia espiral; el gas ionizado caliente que emite (naranja) muestra la existencia de fuertes vientos galácticos, provocados por la generación de estrellas en el centro de la galaxia; en el lejano infrarrojo (rojo), se puede ver que emite además de gas, polvo; y el gas que calienta millones de grados de colisión entre el material emite rayos X (azul).

Juego de colores

Los pintores tienen libertad para dar el color que quieren a cada longitud de onda. En general, el objetivo es que el contraste y la visibilidad sean lo más grandes posibles, y en ello el arte de los astrónomos seguramente tendrá mucho que decir. Sin embargo, para algunos cuerpos muchas veces se utiliza el mismo código de colores y si se visten con otros colores, se nos hacen raros.

Sin embargo, en estos casos sí, los colores son absolutamente falsos, pura invención. Por eso, la etiqueta de “color falso” la veremos a menudo en este tipo de fotografías. Pero sin eso no podríamos ver de qué están hechos los planetas, las nebulosas y las galaxias, o cuál es su temperatura, etc.

Siete colores. Para colorear esta galaxia NGC 1512, los astrónomos han utilizado siete colores. La imagen central se ha completado con las fotografías tomadas en dos longitudes de onda del ultravioleta Hubble, tres de la vista y dos de la infrarroja (de izquierda a derecha). Estos son los colores que han elegido para destacar a los grupos de estrellas jóvenes del exterior de la galaxia.

(Foto: NASA, ESA, Dan Maoz (Tel-Aviv University, Israel, and Columbia University, USA)

Los que vienen en nombre del color real también son simples aproximaciones. Pero, ¿qué es el color real? Los colores cambian continuamente en la Tierra, si está nublado o despejado, el sol más o menos arriba, o en la atmósfera más o menos polvo… y todos son reales. En cuanto a las fotos, nunca serán un 100% reflejo de la realidad: cada cámara de fotos saca los colores a su manera y si las vemos en una pantalla los colores varían según su configuración.

En el caso del universo, muchos colores son falsos y otros tan sólo aproximaciones. Así que si quieres saber cómo es la realidad, sólo tienes que ir al universo y mirar con tus ojos.