© ESA/ESO/NASA FITS Liberator
09.06.2022
Franziska Bechtold
Weltraumteleskope senden Bilder in Schwarzweiß zurück, aber wir kennen malerische Bilder in Farbe. Wir erklären, wie sie hergestellt werden.
Weltraumteleskope begeistern mit ihren spektakulären Bildern. Eines der berühmtesten Fotos von Hubble der „Säulen der Schöpfung“ im Adlernebel sieht aus wie ein Gemälde. Tatsächlich liefern aber alle Teleskope nur einfarbige Bilder, die später eingefärbt werden.
Hubble-Kameras und andere Teleskope sind mit vielen Filtern ausgestattet, die Licht unterschiedlicher Wellenlängen durchlassen. Hubbles „Wide Field Camera 3“ hat insgesamt 77 Filter. MIRI, das Mittelinfrarot-Instrument am James-Webb-Teleskop, hat 10 Filter.
Bestimmte Objekte im Weltraum, wie Sterne oder Gase, sind bei unterschiedlichen Wellenlängen sichtbar. Sie werden dann zu einem einzigen Bild überlagert. So lassen sich beispielsweise ältere Objekte mit langwelligen Filtern erkennen, während junge Sterne mit kurzwelligen Filtern zu sehen sind.
Um das endgültige Bild bunt zu machen, werden die einzelnen Fotografien jeweils in einer Farbe eingefärbt. „Es herrscht Konsens darüber, dass der Filter mit der kürzesten Wellenlänge dem blauen Kanal, der mittlere dem grünen Kanal und der längste dem roten Kanal zugeordnet wird“, erklärt Astrophysiker Kai Noeske von der Abteilung Wissenschaftskommunikation von futurezone Europäische Weltraumorganisation. IST IN.
Unsichtbares sichtbar machen
„Ein Teleskop ist eine Maschine, mit der wir Dinge sehen können, die wir mit bloßem Auge nicht sehen können“, sagt Noeske. Im Gegensatz zu Hubble nimmt das neue James-Webb-Teleskop nur Bilder im Infrarotbereich auf. Menschen können es nicht sehen. Allerdings sind die veröffentlichten Bilder. zeigen bunte Nebel, Galaxien und Sterne.
Beim Malen mussten Sie also entscheiden, wie Sie die Daten darstellen. Dies basiert auf dem bereits von Hubble verwendeten Konsens. Dies simuliert, wie wir etwas sehen würden, wenn unsere Augen im Infrarotbereich sehen könnten. “Es enthält viel diagnostische Kraft und Information, aber auch künstlerische Freiheit.” Fotos, die auch für die Öffentlichkeit bestimmt sind, sollen schließlich spektakulär sein. Bilder sind nicht zu Unterhaltungszwecken gefärbt. Oberstes Ziel ist immer, Daten für die Wissenschaft sichtbar zu machen.
Links: © NASA, ESA, CSA, STScI
rechts: © NASA, ESA, CSA, STScI
Links das bekannte Bild des Carinanebels, rechts eine Version, in der die Regionen junger Sternentstehung deutlicher hervortreten.
Wiege der Sterne
So auch das Bild des Carina-Nebels, der als „Kosmische Klippen“ bezeichnet wird. Was Sie in Webbs Aufnahmen sehen, ist also nicht „falsch“, sondern bringt etwas Verborgenes zum Vorschein. Auf den Bildern sind sehr junge Sterne und heiße Gasströme zu sehen. Durch die Verwendung unterschiedlicher Filter erhalten Sie auch verschiedenfarbige Versionen der Aufnahme.
Längere Wellenlängen zeigen kühlere und damit ältere Körper, kürzere Wellenlängen heißere Körper: „Jüngere Sterne können Oberflächentemperaturen von bis zu 50.000 Grad haben, sehr alte haben noch 3.000 Grad, unsere Sonne hat 6.000 Grad“, sagt Noeske. Die Möglichkeit, mit Filtern die verschiedenen Zonen sichtbar zu machen, ermöglicht das Studium der komplexen Prozesse der Sternentstehung.
Links: © NASA, ESA, CSA und STScI
Rechte: © NASA, ESA, CSA und STScI
Eigenschaften der Galaxie
Ein weiteres Beispiel ist James Webbs Foto von Stephans Quintett. Mit der weniger bildlichen Darstellung können Forscher die unterschiedlichen Eigenschaften von Galaxien sehr gut erkennen. Sie wurden nur mit MIRI hergestellt.
Rot zeigt Regionen, in denen Sterne entstehen, Blau zeigt staubfreie Sternhaufen oder staubige Gebiete mit besonders hohem Kohlenwasserstoffgehalt. Die grünen und gelben Bereiche zeigen weiter entfernte und ältere Galaxien, die ebenfalls reich an Kohlenwasserstoffen sind. Das malerischste Bild von Stephans Quintett bestand aus etwa 1.000 einzelnen MIRI- und NIRCam-Bildern.
Moleküle untersuchen
Bei manchen Aufnahmen sind die Moleküle auch unterschiedlich gefärbt. Das sieht nicht immer schön aus, hebt aber jene Bereiche hervor, die für Forscher interessant sind. Daraus können sie ablesen, welches Gas die jungen Sterne umgibt und welche Moleküle dort sind. Dies ist auf Schwarz-Weiß-Bildern oft schwer zu erkennen.
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Auf dem Bild eines Galaxienkerns von Stephan Quintet wurden Wasserstoffatome (blau und gelb), Eisenionen (türkis) und Wasserstoffmoleküle (rot) eingefärbt, um die Kernkomponenten der Galaxie hervorzuheben In den „Säulen der Schöpfung“ hingegen ist Sauerstoff blau, Wasserstoff grün und Schwefel rot dargestellt.
falsche Farben
Versuchen Sie in manchen Fällen nicht einmal, ein Bild so realistisch wie möglich zu malen. Um beispielsweise die Topographie des Mars zu zeigen, wurde das Schwarz-Weiß-Bild der Region Arda Valles mit Regenbogenfarben bemalt.
Falschfarbenbild von Arda Valles auf dem Mars
© ESA/DLR/FU-Berlin
Dies soll die Informationen auf den ersten Blick verdeutlichen. Im Fall der Marsoberfläche sind dies die Höhenunterschiede des Geländes.