圖片來自：NASA

這張照片之所以能帶來如此巨大的震撼，是因?yàn)轫f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(diǎn)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(fèi)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(diǎn)，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(diǎn)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(jī)”真的是物有所值。

可是實(shí)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(jī)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(jī)都差遠(yuǎn)了，你說造價 100 億美元的相機(jī)，為啥不整點(diǎn)兒好鏡頭上去？

但是事實(shí)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(shí)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(qiáng)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(shí)就相當(dāng)于一個“噪點(diǎn)”，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(diǎn)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(shí)就是“堆棧”，是相機(jī)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(shí)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?yàn)椴噬际侨思?P 上去的啊！

其實(shí)大部分天文相機(jī)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(qiáng)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(jī)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(shí)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(jī)鏡頭配合天文望遠(yuǎn)鏡，其實(shí)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(jī)”，拍出來的照片也要 PS 才能看？

事實(shí)就是如此，因?yàn)閷τ谔煳墓ぷ髡邅碚f，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(shí)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(fèi)這個時間去“做” 一張“假圖片”，其實(shí)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。