Si te paras frente a una nebulosa, ¿puedes ver algo tan hermoso como una fotografía a simple vista?
En el cambio de primavera y otoño, si el cielo está despejado, podremos tener la oportunidad de ver la Vía Láctea, con sus sombras profundas en la pantalla de mica y las estrellas hundiéndose gradualmente sobre el largo río.
No te arrepientas si no puedes verlo. La Internet desarrollada todavía nos proporciona muchas imágenes coloridas de galaxias o nebulosas capturadas por el Telescopio Hubble.
De hecho, el Telescopio Hubble utiliza un sensor de imagen en blanco y negro. Los colores son añadidos posteriormente artificialmente a las fotografías por muchos astrónomos basándose en los espectros correspondientes a diferentes longitudes de onda de luz.
Entonces, bajo galaxias o nebulosas reales, ¿podemos todavía ver el paisaje brillante y hermoso en las fotos? Hoy exploraremos la respuesta. ¿Cuál es la naturaleza del color y cómo distingue los colores el ojo humano?
En la vida diaria, la razón por la que podemos ver objetos es porque el objeto puede emitir o reflejar luz cuando el ojo la recibe. Por supuesto, si no emite ni refleja ninguna luz, lo que vemos es. Un mundo completamente oscuro. ¿Cuanto más corta es la longitud de onda? ¿Cuanto mayor es la frecuencia? ¿Cuanto más larga es la longitud de onda?
La luz es esencialmente una onda electromagnética y existe en varios colores porque las ondas electromagnéticas de diferentes longitudes de onda corresponden a diferentes colores. . De hecho, para las personas, los objetos pueden mostrar diferentes colores porque los componentes y estructuras que componen el objeto son diferentes, lo que lleva a diferentes frecuencias de ondas electromagnéticas absorbidas y reflejadas por el objeto. Por lo tanto, podemos pensar que la esencia de los colores es. que reflejan Las ondas electromagnéticas tienen diferentes frecuencias.
Por ejemplo, podemos ver pasto verde porque bajo la luz del sol (la luz del sol es una luz compuesta de 7 colores de luz), el pasto absorbe la luz con longitudes de onda distintas a la verde y refleja ondas electromagnéticas con longitudes de onda correspondientes a verde, y finalmente se refleja en nuestros ojos, por lo que el color de la hierba que vemos es verde.
Ahora veamos el principio de obtención de imágenes a simple vista. Cuando el ojo humano recibe luz visible, primero pasa a través del sistema refractivo del ojo, luego se visualiza en la retina y finalmente se detecta. por las células fotorreceptoras.
Las células fotorreceptoras se dividen en dos tipos: Células cónicas: estas células pueden distinguir colores, pero sólo pueden funcionar en ambientes relativamente luminosos. El daltonismo se produce por la falta de conos que correspondan a los colores. Células fotorreceptoras de bastones: La capacidad de distinguir colores es muy pobre, pero pueden funcionar en ambientes oscuros. Las células de fotorreceptores de bastones representan más, por lo que podemos ver claramente por la noche.
La razón por la que lo que vemos en el telescopio es cercano al blanco y negro es porque el ojo humano tiene mala visión nocturna y no puede distinguir mejor los colores, razón por la cual las galaxias que vemos son todas blancas. de flores. ¿Cómo se toman fotografías de galaxias brillantes?
Los amigos que estén familiarizados con la astrofotografía deben saber que si solo observan a simple vista, las galaxias vistas a través del telescopio solo serán una escena tenue en blanco y negro. La razón es que el ojo humano puede detectar. estrellas en condiciones de poca luz. Insensibilidad al color.
El segundo es el tiempo de exposición. Cuando realizamos fotografías del espacio profundo, no podemos obtener más detalles solo con la exposición instantánea. Esto requiere aumentar el tiempo de exposición. Todas esas hermosas imágenes de galaxias son necesarias. decenas de minutos o decenas de horas de exposición para conseguir la foto.
El Telescopio Hubble es diferente de los telescopios astronómicos comunes. Como todos sabemos, el Telescopio Hubble es un telescopio óptico sobre la atmósfera de la Tierra. Los beneficios de hacerlo no se verán afectados por el mal tiempo. , contaminación lumínica, turbulencias atmosféricas y otros efectos.
En el universo, la frecuencia de las ondas electromagnéticas que se pueden recibir es mucho más estrecha que la visible a simple vista (380-760 nanómetros). Por lo tanto, si quieres obtener más información del universo, debes aceptar un rango más amplio de frecuencias de ondas electromagnéticas.
Ya sabes, la misión del Telescopio Hubble no es tan simple como tomar fotografías, también necesita analizar la composición de cuerpos celestes distantes, qué elementos contienen y medir la distancia de las galaxias. Luego, la gente los recopila. Los datos resultantes calculan el tamaño y la edad del universo, así como los orígenes de varios cuerpos celestes.
Aunque el Telescopio Hubble también es un telescopio óptico, la diferencia es que no toma imágenes directamente de la luz que recibe, sino que realiza un análisis espectral de la luz a través de un espectrómetro para obtener más datos. Entonces, ¿cuál es el principio del análisis espectral?
Desde una perspectiva microscópica, todos los elementos están compuestos por átomos, y los átomos están compuestos por núcleos y electrones. Los electrones fuera del núcleo se pueden dividir en diferentes niveles de energía según sus capacidades. La energía más baja es el nivel de energía del estado fundamental y los demás son niveles de energía del estado excitado.
En circunstancias normales, los electrones no harán la transición, pero cuando los átomos reciben energía del exterior, los átomos absorberán la energía necesaria para la transición electrónica y la luz correspondiente a la longitud de onda característica, proporcionando así energía. a la luz le faltará una determinada longitud de onda, que es el espectro de absorción. De la misma forma, los electrones también liberan energía cuando regresan al estado fundamental, lo que se denomina espectro de emisión.
Para la luz recibida, midiendo el espectro de absorción, el espectro de emisión, etc. de diferentes sustancias, ya que los espectros de diferentes elementos tendrán líneas espectrales correspondientes a los colores en diferentes posiciones o carecerán de líneas espectrales correspondientes, Pero en general, las líneas espectrales con el mismo significado elemental siempre tendrán la línea espectral del mismo color en la misma posición.
Esta es también la razón por la que el Telescopio Hubble funciona con un sensor de imagen en blanco y negro, porque a través del análisis espectral se puede conocer el color y la composición elemental de galaxias distantes. Volviendo al tema, si tuviéramos la oportunidad de pararnos frente a una nebulosa en persona, ¿qué veríamos?
¿Tienes en mente en este momento muchas escenas de películas de ciencia ficción? Pero lamento decirte que no podemos verlo tan colorido como las fotos difundidas por la NASA.
En primer lugar, la mayoría de las nebulosas del universo son muy oscuras. Además, el ojo humano tiene una menor capacidad para distinguir los colores en un ambiente oscuro, como caminar por un camino sin luces en el medio. de la noche. Lo mismo.
En segundo lugar, muchos detalles de las fotografías tomadas por el Hubble provienen de la luz invisible. Los científicos asignan bandas de ondas específicas a RGB para convertir ondas electromagnéticas en bandas invisibles para el ojo humano en luz visible y presentarlas.
¿No tienen colores estas nebulosas tan preciosas? Obviamente no, es solo que lo que se ve a simple vista es diferente a la foto.
Pongamos otro ejemplo: Por ejemplo, bajo la luz de la luna por la noche, vemos cosas cercanas al blanco y negro. Es porque la luz ambiental es insuficiente que no podemos distinguir mejor los colores, pero no podemos decirlos. son incoloros.
Los astrónomos simplemente eliminan las interferencias tanto como sea posible, restauran sus colores originales y convierten cosas invisibles para el ojo humano en formas visibles para el ojo humano y las presentan a nuestros ojos.
Las imágenes coloridas de galaxias pueden, hasta cierto punto, estimular el interés de las personas por la ciencia y el entusiasmo por explorar el universo, y también pueden tener más fantasías sobre el misterioso cielo estrellado. Después de tanto hablar, resumamos: La esencia del color proviene de las diferentes respuestas del ojo humano a diferentes longitudes de onda de luz, por lo que colores más ricos dependen de si tenemos más tipos de células fotorreceptoras. La fotografía astronómica se basa en una alta sensibilidad y una larga exposición, que el ojo humano no tiene. Esta es una razón importante por la que no podemos ver directamente el hermoso cielo estrellado a través de un telescopio. Las galaxias están coloreadas, pero algunos detalles fuera de la luz visible no se pueden ver a simple vista. Sin embargo, si realmente puedes pararte frente a la nebulosa, creo que será suficiente para sorprenderte.