圖片來自：NASA

這張照片之所以能帶來如此巨大的震撼，是因為韋布望遠(yuǎn)鏡的前輩哈勃望遠(yuǎn)鏡也曾經(jīng)拍攝過這個區(qū)域，它當(dāng)時的照片是這樣的。

圖片來自：NASA

(相關(guān)資料圖)

顯而易見，韋布望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量高出了不止一籌，原本略微昏暗的星空變得群星璀璨，而且畫面細(xì)節(jié)也更加豐富，許多灰暗的地方都被“點亮”了。

兩代望遠(yuǎn)鏡的成像對比 圖片來自：NASA

韋布只用了 12.5 小時就完成了這張照片，而之前的哈勃需要耗費好幾個星期。

而且地方距離地球足足有 46 億光年，這塊區(qū)域在宇宙中，大概是人一只手臂長度之外的一粒沙子的大小。

可哪怕只是其中最微小的一個光點，也代表著一顆恒星、一片星系乃至星系團(tuán)。

最為難得的是，這張照片上甚至包含了部分 131 億年前的光。

圖片來自：NASA

這是啥概念呢？這說明這道光在宇宙大爆炸 7 億年后就出現(xiàn)了，對于我們研究宇宙起源很有幫助。

圖片來自：NASA

不過對于普通人來說，數(shù)據(jù)啥的都不是關(guān)鍵，關(guān)鍵還是要好看！

比如距離地球 2500 光年之外的南環(huán)星云，整個星云都是由中間的垂死恒星不停發(fā)出氣體和塵埃環(huán)形成的。

圖片來自：NASA

這大場面根本不是太陽系居民能看到的。

再比如經(jīng)典勵志電影 It's a Wonderful Life 片頭出現(xiàn)過的斯蒂芬五重星系，哈勃望遠(yuǎn)鏡當(dāng)年也拍過。

圖片來自：NASA

而韋布拍攝的照片是目前為止最清晰的。

圖片來自：NASA

這批照片里最最震撼的，則是那張距離地球 8500 光年的船底座星云。

圖片來自：NASA

這張照片被稱為“宇宙懸崖” ，類似“山脈”的氣態(tài)空腔之中，點綴著一顆顆的恒星，這些恒星都是剛形成沒多久“年輕人” ，充滿了生命與活力。

能拍出這么好看的照片，不禁讓人感嘆這造價 100 億美元的“照相機”真的是物有所值。

可是實際上，不管是之前的“預(yù)告” ，還是后來的圖片，所有的太空圖片都不是“原片直出”，而是后期加工過的。

首先我們要知道，韋布望遠(yuǎn)鏡的鏡頭有兩種，分別用于觀測不同波長的紅外射線。

幾代望遠(yuǎn)鏡可拍攝的波長范圍， 圖片來自：NASA

也只有紅外相機才能觀測到“更深處的宇宙”：

圖片來自：NASA

其中，每個近紅外鏡頭的像素大概是 400 萬，中紅外鏡頭更是只有 100 萬像素。

這對比起現(xiàn)在動不動上億像素鏡頭的手機都差遠(yuǎn)了，你說造價 100 億美元的相機，為啥不整點兒好鏡頭上去？

但是事實是，官網(wǎng)放出來的星空照片動不動就是 400 多 MB 大小，細(xì)節(jié)拉滿，這又是咋整的？

實際上，在深空攝影中，像素已經(jīng)不是決定成片質(zhì)量的關(guān)鍵，也不好拿它與傳統(tǒng)攝影進(jìn)行比較。

首先，韋布望遠(yuǎn)鏡的口徑就達(dá)到了 6.5 米，紅外線收集面積更是達(dá)到 25.4 平方米，是一般鏡頭根本比不了的。

圖片來自：NASA

其次，在太空中，韋布望遠(yuǎn)鏡的拍攝環(huán)境接近完全潔凈、真空，沒有人造光害，也沒有大氣反射的干擾。

強大的聚光能力，和完美的拍攝環(huán)境，就可以有更大的分辨力，自然能保證圖片有更多的細(xì)節(jié)。

但是在太空中拍照還會有別的干擾因素，比如一些時不時出現(xiàn)的高能宇宙射線。

如果抓拍到它，在圖片中其實就相當(dāng)于一個“噪點”，只有那些常亮的光線才是恒星。

所以這些太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的時候，都要經(jīng)過對同一個地方多次曝光，最后把圖像堆疊處理，才能“出片”。

這么做的好處有兩個，一個是可以“降噪”，多次對比之后，那些時有時無的亮點就是宇宙射線，一直亮的就是恒星。

圖像堆疊處理，圖片來自：NASA

一個是可以提高像素，單張照片 100 萬像素，那 100 張拼接起來，不就是 1 億像素了？

這其實就是“堆?！?，是相機處理照片時候的常規(guī)操作了。

這樣一通操作之后，我們就能看到類似“預(yù)告片”中的那種照片了。

圖片來自：NASA

但是這些照片中的“星芒”看起來也挺煩人的，會掩蓋很多照片上的細(xì)節(jié)，難不成這鏡頭花了這么多錢，還有光學(xué)瑕疵？

其實這東西來自光的衍射現(xiàn)象，是無法避免的，如果要繞開衍射極限，就會造成圖片的清晰度下降。

而星芒的形狀則是和鏡片形狀、鏡片間隙以及前方的障礙物有關(guān)系。

幾代望遠(yuǎn)鏡的鏡片對比，圖片來自：NASA

哈勃望遠(yuǎn)鏡的星芒則是來自于鏡筒內(nèi)的十字型支撐架，因此星芒也是十字型的。

哈勃望遠(yuǎn)鏡的十字型支撐架，圖片來自：NASA

但是該說不說，有的時候這星芒多了還挺震撼的。

到這兒你可能會問，為啥人家拍照都是彩色的，我們天問一號發(fā)回來的都是黑白的？

當(dāng)然是因為彩色都是人家 P 上去的?。?/p>

其實大部分天文相機中的感光元件接收的亮度信號都是單色的，科研人員在觀測時會根據(jù)不同需要選用不同的濾鏡來分離電磁波頻譜。

圖片來自：NASA

像上面那張預(yù)告圖就是為了強化對比，專門采用了紅色的濾鏡。

而我們最終看到的那些圖片，都是經(jīng)過調(diào)色、混合了不可見光波長的合成影像，這其中用到的技術(shù)，俗稱 PS 。

當(dāng)然，這種處理屬于單純的堆疊和上色，和某些手機拍月亮的 AI 算法處理還是不太一樣的。

圖片來自：NASA

最后成片中的顏色肯定和那些景色實際的樣子不同，但是已經(jīng)是最接近我們?nèi)庋勰苡^測到的樣子了。

而且如果我們自己用相機鏡頭配合天文望遠(yuǎn)鏡，其實也是能拍出彩色的太空照片，只不過不可能像哈勃、韋布那樣看到那么遠(yuǎn)的地方。

國外天文攝影博主自己拍的照片：

看到這里也許你會覺得，合著這花了 100 億美元的“照相機”，拍出來的照片也要 PS 才能看？

事實就是如此，因為對于天文工作者來說，也許那些公布出來的五彩繽紛的照片，在科研上還不如原始的黑白照片有用。

比如之前公布的第一張黑洞照片，普通人看了之后肯定是滿頭問號，但是它對于科研工作者來說卻有著無比重大的意義。

圖片來自：NASA

如果我們一直看到的天文相關(guān)報道都是這種圖片，我想，應(yīng)該會有很多人失去對天文的興趣吧？

畢竟這種圖片，哪有當(dāng)年哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的“創(chuàng)世之柱”來得震撼呢？

“創(chuàng)世之柱”局部，圖片來自：NASA

對于科研人員來說，黑白照片其實更有助于他們的研究，處理后的彩色照片雖然天體結(jié)構(gòu)更加分明了，但也會丟失很多細(xì)節(jié)，因此只適合給我們這樣的“外行人”看。

所以說，他們費這個時間去“做” 一張“假圖片”，其實是好事。

只有這樣，才能讓更多的普通人感受到宇宙的迷人之處，讓我們心中保持對于“仰望星空”的浪漫向往。