Džon Heršel, engleski astronom iz devetnaestog veka, izmislio je fotografiju u boji. Uprkos čestoj konfuziji i povremenom oduševljenju javnosti, astrofizičari su od tada petljali sa tim procesom – i nastaviće to da rade zauvek.
Tek je poneki objekat na Zemljinom noćnom nebu dovoljno svetao da pokrene na-boju-osetljive čepiće mrežnjače našeg oka. To može crvena planeta Mars. Kao i plavi superdžin Rigel (Orionovo desno koleno) i crveni superdžin Betelgez (Orionov levi pazuh). No, pored ovih izuzetaka, izbor je mršav. Za nepotpomognuto oko svemir je tamno i sivo mesto. I tek kada u njega usmerimo velike teleskope, svemir pokazuje svoje stvarne boje.
Sjajni objekti, kakve su zvezde, pojavljuju se u tri osnovne boje: crvena, bela i plava – što je kosmička činjenica koja bi zadovoljila osnivače SAD. Međuzvezdani oblaci gasa mogu biti praktično bilo koje boje, u zavisnosti od prisutnih hemijskih elemenata i u zavisnosti kako ih fotografišete, dok boja zvezde direktno prati temperaturu njene površine. Hladne zvezde su crvene. Mlake zvezde su bele. Vruće zvezde su plave. Veoma vruće zvezde su i dalje plave. Šta je sa veoma, veoma vrućim mestima, kakvo je centar Sunca sa svojih 15 miliona Kelvina? Plavo. Za astrofizičara, u slučajevima crveno-vrele hrane i crveno-vrelih ljubavnika ima prostora za unapređenje. Toliko je prosto.
Ali, da li je?
Zavera astrofizičkih zakona i ljudske psihologije zabranjuje postojanje zelenih zvezda. Šta je sa žutim zvezdama? Neki udžbenici astronomije, mnoge naučnofantastične priče i skoro svaka osoba na ulici član je pokreta Sunce-Je-Žuto. Sa druge strane, profesionalni fotografi bi se zakleli da je Sunce plavo, „obdaničasti“ film je podešen prema očekivanju da je izvor svetlosti (pretpostavljeno Sunce) jak oko plave. Stari plavičasti fleševi su još jedan dokaz pokušaja da se simulira plava Sunčeva svetlost tokom snimanja u zatvorenom korišćenjem obdaničastog filma. Slikar bi, sa svoje strane, prigovarali da je Sunce potpuno belo, čime im omogućava najtačniji pogled na odabrane pigmente boje.
Nema sumnje da Sunce poprima žuto-narandžastu patinu u blizini prašnjavog horizonta tokom izlaska i zalaska. Ali u podne, kada je atmosfersko prelamanje minimalno, žuta boja nije na pameti. Zaista, izvori svetla koji su stvarno žuti čine da stvari izgledaju žuto. Stoga, da je Sunce žuto i sneg bi izgledao žuto – padao ili ne blizu hidranata.
Za astrofizičare, hladni objekti imaju temperaturu površine od hiljadu do četiri hiljade Kelvina i obično su opisani kao crveni. Pa ipak vlakno snažne, usijane sijalice retko prelazi tri hiljade Kelvina (tungsten se topi na 3680 K), a izgleda prilično belo. Ispod hiljadu Kelvina, objekti počinju da značajno manje svetle u vidljivom delu spektra. Kosmičke kugle ovih temperatura su neuspele zvezde. Zovemo ih smeđi patuljci iako nisu smeđi i jedva da emituju ikakvu vidljivu svetlost.
Kad smo ovde, crne rupe nisu zaista crne. One zapravo isparavaju, veoma lagano, emitovanjem malih količina svetlosti sa ivice svog horizonta tokom procesa koji je opisao fizičar Stiven Hoking. U zavisnosti od mase, crne rupe mogu da emituju bilo koji oblik svetlosti. Što su manje, brže isparavaju, završavajući svoj život u utičućem bljesku energije bogatom gama zracima, kao i vidljivom svetlošću.
Savremene naučne slike prikazane na televiziji, u časopisima ili knigama često koriste lažne palete boja. Televizijske vremenske prognoze su stvar doterale do kraja, obeležavajući tešku kišu jednom bojom a lagani pljusak sasvim drugom. Kada astrofizičari stvaraju slike kosmičkih objekata, obično dodeljuju proizvoljne nizove boja opsegu osvetljenosti. Najsjaniji deo može biti crven a najzagasitiji delovi plavi. Stoga boje koje vidite nisu povezane sa stvarnim bojama objekta. Kao i u meteorologiji, neke od tih slika imaju redosled boja koji se odnosi na druge osobine, kakvi su hemijska struktura objekta ili temperatura. A nije redak slučaj videti sliku galaksije kodiranu bojama po smeru obrtanja: delovi koji idu napred imaju plave nijanse, dok su delovi koji idu unazad crvenkasti. U ovom slučaju, dodeljene boje podsećaju na opštepoznate plave i crvene Doplerove pomake koji razotkrivaju kretanje objekta.
Što se tiče čuvene mape kosmičkog mikrotalasnog zračenja, neke oblasti su toplije od proseka. A, kao što to mora biti, neke oblasti su hladnije od proseka. Raspon se kreće oko jednog desetohiljaditog dela Kelvina. Kako da ovo prikažemo? Učinićemo tople tačke plavima, a hladne tačke crvenima, ili obrnuto. U svakom slučaju, veoma male razlike u temperaturi ispoljavaju se kao očigledne razlike na slici.
Ponekad publika vidi sliku kosmičkog objekta u punom koloru koji je fotografisan korišćenjem nevidljive svetlosti kakva je infracrvena svetlost, ili radio talasi. U većini ovakvih slučajeva smo dodelili tri boje, obično crvenu, zelenu i plavu (skraćeno RGB) trima oblastima u okviru opsega. Na ovaj način se može stvoriti slika u punom koloru kakvu bismo videli da smo bili rođeni sa mogućnošću viđenja boja iz ovih, inače nevidljivih, delova spektra.
Pouka glasi da svakodnevne boje iz svakodnevnog govora naučnicima mogu da znače veoma različite stvari u odnosu na ostatak naroda. U situacijama kada se astrofizičari reše da nedvosmisleno govore, možemo reći da imamo alate i načine da tačno odredimo boju koju objekat emituje ili reflektuje, izbegavajući pri tome slobodu ukusa stvaraoca ili prljave posledice opažanja ljudskog oka. Ali ove metode nisu prijatne za javnost – one uključuju logaritamski odnos fluksa emitovanog sa objekta i izmerenog kroz višestruike filtere u jasno definisanom sistemu, korigovane za profil osetljivosti detektora. Na primer, kada taj odnos opada, objekat počinje da formalno plavi, kako god boja izgledala.
Ćudljivosti ljudskog opažaja boje došle su na naplatu bogatom američkom astronomu i marsovskom fanatiku Persivalu Louelu (Percival Lowell). Tokom kasnih godina devetnaestog i ranih godina dvadesetog veka, on je napravio prilično detaljne crteže površine Marsa. Da biste obavili takva osmatranja, treba vam stabilan suv vazduh, koji umanjuje zamrljanost svetla planete na putu ka oku. U suvom vazduhu Arizone, na vrhu Marsovskog brda (Mars Hill), Louel je osnovao opservatoriju Louel 1894. godine. Gvožđem bogata, zarđala površina Marsa izgleda crvenkasto pri svakom uvećanju, ali Louel je takođe zabeležio mnogo komada zelene na presecima onoga što je opisao i ilustrovao kao kanale – veštačke vodene puteve, koje su po pretpostavci napravili stvarni živi Marsovci, zainteresovani da dragocenu vodu dovedu od polarnih ledenih kapa do svojih gradova, sela i okolnih imanja.
Ne brinimo ovde povodom Louelovog vanzemaljskog voajerizma. Umesto toga, koncentrišimo se na njegove kanale i zelenu parčad vegetacije. Persival je bio nesvesna žrtva dve dobro poznate iluzije. Prvo, u skoro svim slučajevima, mozak pokušava da stvori vizuelni red tamo gde takvog reda nikako nema. Sažvežđa na nebu su glavi primeri – rezultat traženja reda u slučajnom rasporedu zvezda radoznalih, pospanih ljudi. Na sličan način, Louelov mozak je nepovezane površinske i atmosferske osobine na Marsu shvatio kao velike strukture.
Druga iluzija je da siva, kada se gleda pored žuto-crvene, izgleda zeleno-plavo, što je efekat koji je prvi oučio francuski hemičar M. E. Ševrol (M. E. Chevreul) 1839. godine. Mars izgleda dosadno crveno na površini, sa sivo-braon delovima. Zeleno-plava se pojavljuje kao psihološki efekat u kojem pojasevi neutralne boje, okruženi žuto-narandžastom, oku izgledaju plavkasto zeleno.
U drugom interesantnom, ali i manje sramotnom psihološkom testu, mozak teži da kontroliše boje osvetljenja u koji je potopljen. Recimo, pod kupolom kišne šume, gde je praktično kompletno svetlo koje stiže do tla džungle filtrirano do zelene (zbog prolaska kroz lišće), kao mleko beli komad papira bi trebalo da izgleda zeleno. Ali ne. Mozak ga čini belim uprkog osvetljenju.
U jednom svakodnevnijem primeru, prošetajte noću pored prozora dok unutra ljudi gledaju televiziju. Ako je televizor jedino svetlo u kući, zidovi će svetleti nežno plavo. Ali mozgovi ljudi potopljenih u svetlo televizora aktivno kontrolišu boje zidova i stoga ne vide takvu promenu boje. Ova mala psihološka kompenzacija može da spreči prve marsovske koloniste da primete preovlađujuće crvenu boju njihovog pejzaža. Zaista, prve slike koje je lender Viking poslao na Zemlju 1976. godine su bile namerno obojene tamocrveno da bi ispunile vizuelna očekivanja štampe.
Sredinom dvadesetog veka, noćno nebo je bilo sistematski fotografisano sa lokacija upravo ispred San Dijega u Kaliforniji. Ova prvobitna baza podataka, poznata kao Nebesko istraživanje opservatorije Palomar, služilo je kao osnova za posledična ciljana posmatranja svemira tokom cele jedne generacije. Svemirski istraživači su nebo fotografisali dva puta, koristeći jednake ekspozicije na dve različite vrste crno-belog Kodakovog filma – jedna je bila superosetljiva na plavu boju, druga na crvenu. (Zaista, korporacija Kodak je imala ceo odeljak čiji je posao bio da služe fotografskim potrebama astronoma, čije su zajedničke želje gurale Kodak do krajnjih granica.) Ako je nebeski objekat podsticao interesovanje, najbolje ga je videti na i plavo- i crveno-osetljivoj slici kao prvi dokaz kvaliteta svetlosti koju emituje. Recimo, izuzetno crveni objekti su svetli na crvenoj slici, ali su jedva vidljivi na plavoj. Ova vrsta informacija je pružila kasnijim programima posmatranja uvid u interesantne objekte.
Iako je umerene veličine u odnosu na monstruozne teleskope na tlu, 94-inčni svemirski teleskop Habl (Hubble space telescope) može da snimi fantastične slike kosmosa u boji. Najznamenitije njegove fotografije su deo serije Hablovo nasleđe (Hubble Heritage) koja će obezbediti zaveštanje ovog teleskopa u srcima i umovima javnosti. Šta astrofizičari čine da bi takvim fotografijama u boji iznenadili većinu ljudi? Prvo, koristimo istu digitalnu CCD tehnologiju koja se koristi u kućnim kamerama, samo što smo je koristili deceniju pre nego ostali, a naši su detektori mnogo, mnogo kvalitetniji. Drugo, mi filtriramo svetlost na neki od desetina mogućih načina pre nego što stigne do CCD detektora. Za običnu fotografiju u boji radimo tri uzastopne slike objekta, viđene kroz filtere crvene, zelene i plave širokog opsega. Uprkos njihovom imenu ovi filteri, uzeti zajedno, pokrivaju ceo vidljivi spektar. Zatim softverski kombinujemo tri slike na način kojim mozak kombinuje crvene, zelene i plave signale koje mu šalju čepići iz mrežnjače. Ovo stvara sliku u boji koja u velikoj meri podseća na ono što biste videli kada bi dužica vašeg oka bila prečnika 94 inča.
Ali pretpostavimo da na određenoj talasnoj dužini, zbog kvantnih svojstava njegovih atoma i molekula, objekat snažno emituje svetlost. Ako ovo unapred znamo i koristimo filtere podešene za ove emisije, možemo da suzimo osetljivost naše slike na te talasne dužine, umesto da koristimo širokopojasni RGB. Rezultat? Osobine oštro izleću sa slike, razokrivajući strukturu i teksturu koji bi inače ostala neprimećena. Dobar primer živi u našem svemirskom dvorištu. Priznajem da zapravo nikada nisam teleskopom video Jupiterovu crvenu mrlju. Pošto je ponekad bleđa nego inače, najbolji način da je vidite je kroz filter koji izoluje crvene talasne dužine svetlosti koja dolazi iz molekula oblaka gasa.
U galaksiji, kada se nađe blizu formacija zvezda, usred razređenog gasa međuzvezdanog prostora, vodonik emituje potpuno zelenu boju. Odgovarajući zeleni filter čini da vodonikov potpis stiže do detektora nezagađen bilo kakvim zelenim svetlom okoline koje bi takođe moglo da bude prisutno. Jasne zelene koje iskaču iz mnogih Hablovih fotografija dolaze direktno iz moćnih emisija vodonika. Filterišite ostale atomske ili molekulske vrste i slike u boji postaju svemirske hemijske sonde. Habl ovo može da učini toliko dobro da njegova galerija čuvenih fotografija ima malo sličnosti sa klasičnim RGB fotografijama istih objekata na kojima je pokušana simulacija odgovora na boje ljudskog oka.
Rasplamsala se i debata o tome u kojoj meri Hablove slike sadrže prave boje. Jedno je potpuno izvesno, one ne sadrže lažne boje. To jesu stvarne boje koje emituju stvarni astrofizički objekti i pojave. Čistunsci instistiraju da, ne prikazujući boje kosmosa na način na koji bi ih opazilo ljudsko oko, radimo u nekorist javnosti. Ostajem pri stavu da, kada bi ljudska rožnjača bila podešena za uže pojaseve svetla, onda bismo videli upravo ono što Habl vidi. Takođe ostajem pri stavu da moje ako iz prethodne rečenice nije neprirodnije od ako u izjavi ako bi oči bile veličine velikog teleskopa.
Ostaje pitanje: ako biste sabrali svu vidljivu svetlost svih objekata koji emituju svetlost u kosmosu, koju biste boju dobili? Jednostavnije rečeno, koja je boja kosmosa? Srećom, ljudi koji nemaju pametnija posla su već izračunali odgovor na to pitanje. Posle pogrešnog izveštaja da je kosmos boje između srednje akvamarin i blede tirkizne, Karl Glejzbruk (Karl Glazebrook) i Ivan Boldri (Ivan Baldry) sa univerziteta Džons Hopkins (Johns Hopkins University) su korigovali svoju računicu i odredili da je boja kosmosa zaista svetla bež nijansa, ili možda boja kosmičke kafe sa mlekom (cosmic latte, prim. prev.) Glejzbrukova i Boldrijeva hromatska otkrovenja su rezultat istraživanja vidljive svetlosti više od 200 hiljada galaksija iz velike i reprezentativne zapremine kosmosa.
Sir Džon Heršel (Sir John Herschel), engleski astronom iz devetnaestog veka, izmislio je fotografiju u boji. Uprkos čestoj konfuziji i povremenom oduševljenju javnosti, astrofizičari su od tada petljali sa tim procesom – i nastaviće to da rade zauvek.
Autor: Neil deGrasse Tyson. Objavljeno u Natural History Magazine, mart 2002. Preuzeto sa sajta autora. Prevod: Miloš Babović.