明明黑乎乎一片,為啥「哈勃」能拍到色彩絢麗的天體?天文學家是...

每年，美國航天局（NASA）都會公布許多由哈勃望遠鏡拍攝到的絢麗多彩的宇宙星雲圖片，一張張色彩瑰麗的星雲圖激起了人們對神秘宇宙的無盡遐想。

然而，天文愛好者都知道，即使利用超大口徑的望遠鏡我們也無法觀測到像NASA那樣五彩繽紛的星雲照片，最多只能捕捉到黑暗天空中的一小團發光體。

藉助望遠鏡人眼能夠看到的獵戶座大星雲

NASA給出的哈勃望遠鏡拍攝到的獵戶座大

那麼，到底哪一種才是獵戶座星雲的真實面目呢？神秘天體真的有它本身的顏色嗎？那些多姿多彩的星雲圖又是如何產生的呢？跟小編一起來了解下吧~

深空中的天體

太空中的天體距離地球非常遙遠，距離越遠，我們能看到的光越黯淡，如上述的獵戶座大星雲，它與地球的距離為1500多光年（光在真空宇宙中運行一年的距離），如此遙遠的距離使得從星雲發出的能夠到達地球的光是十分微弱的，因此在地球上的我們只得窺得獵戶座大星雲的點點星光。

宇宙中的天體主要包括恆星、行星、以及星雲等。恆星是指通過內部核聚變反應，不斷地向外輻射電磁波，能夠實現自身發光發熱的天體。

行星是指圍繞恆星公轉的天體，我們的地球就是圍繞太陽公轉的一顆行星。而星雲則是由氣體和塵埃組成的雲霧狀天體。

大部分的行星和星雲自身都不能發光，但他們可以通過散射周圍恆星的光呈現出一定的顏色。

有一類星雲自身呈現出紅色，其主要成分為氫，在鄰近恆星的輻射作用下，氫原子被激發，發生電子躍遷，電子回到原來的能級後，產生特定頻率的光子。

很多發射星雲之所以呈現出紅色，是因為在它們的輻射中佔有相當大比例的氫α譜線，該譜線就落在可見光的紅端。這類由於輻射作用發光的星雲被稱為「發光星雲」。

上圖就是由NASA拍攝的貓眼星雲，因其形似貓眼而得名，它就是飄浮在宇宙中的一個「發光星雲」。

天文學家是如何給宇宙「上色」的？

拍攝照片或繪製圖像是天文學家利用光線探索宇宙的重要方式，而天文學家們使用的專業相機卻都是單色黑白相機，甚至是哈勃太空望遠鏡上也根本沒有搭載彩色傳感器，那這些彩色的照片是如何生成的呢？

我們知道，各種顏色的光都可以通過紅、綠、藍三原色按照不同的比例調和而成。

科學家們在相機的黑白傳感器上分別加上紅、綠、藍三種濾鏡，每次曝光都只讓特定波長的光線通過，得到天體紅光、綠光、藍光三種通道的照片，再將這三張照片進行疊加、處理。就能得到該天體的彩色照片。

分別拍攝巨蟹座星雲的藍光、綠光、紅光，得到藍、綠、紅三個通道的三張單色照片，再將得到的照片進行疊加，合成一張彩色照片，就能得到一張巨蟹座星雲的彩色照片了。

這種通過單色光照片合成的彩色照片仍然反應的是天體的真實顏色，而科學家們為了突出天體物質組成的細節，往往會採用「偽色」。

比如由哈勃望遠鏡拍攝到的這張著名的「創生之柱」，就是採用「偽色」的方法處理得到的老鷹星雲圖：將硫原子發出的[SII]發射線（671納米）當作紅色，氫原子發出的Hα發射線（656納米）當作綠色，氧原子發出的[OIII]發射線（500納米）當作藍色，雖然它們真實的顏色分別是紅色、紅色、綠色。

圖片中閃爍著的點點星光是新孕育出的年輕恆星，而雲霧狀的區域則是星雲中氣體和塵埃的聚集區域。這種偽色雖然不是天體真實的顏色，卻更加能夠直觀地反映出天體上的物質組成與分布，往往比真實的色彩更加具有研究價值。

除了上述的可見光波段，這種「偽色」的方法還被應用於電磁波的其他波段，比如射電、紅外線、紫外線、x射線和γ射線等波段。

以射電為例，當我們用不同顏色表示不同頻率範圍的射電電磁波時，就能把從天體接收到的射電信號轉變為一張照片，能夠讓人一目了然地了解這個天體發出的射電電磁波在頻譜和實際空間分布，讓數據變得更加直觀。

哈勃望遠鏡上搭載的光譜儀的頻譜範圍就遠遠超過了肉眼所能見到的色譜範圍，包括了從極紫外線到遠紅外線波段的廣闊頻譜。結合這些色光的探測數據，我們可以將天體的細節更加精細地表達出來。

雖然我們難以用肉眼觀測到宇宙的真實色彩，但通過這一張張絢麗的照片，神秘宇宙的細節就這樣展現在你我的面前，讓我們領略到了浩瀚宇宙的無窮變幻與巨大魅力。