A arte por trás das fotos científicas espaciais da NASA

A arte por trás das fotos científicas espaciais da NASA

11 de outubro de 2022 0 Por Jonas Estefanski
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aparência impressionante da Nebulosa Carina nas primeiras imagens divulgadas pelo Telescópio Espacial James Webb deve muito a Alyssa Pagan. Como desenvolvedora de imagens científicas no Space Telescope Science Institute, ela é uma das processadoras que traduzem os dados capturados pelo Webb em algo não apenas visível, mas bonito.

Pagan chama o trabalho de uma “colaboração” entre dados, princípios estéticos construídos ao longo de décadas de estudo científico e gosto subjetivo. Essa colaboração é necessária por muitas razões, inclusive as enormes distâncias entre o Webb e os objetos que estão sendo observados. Para ver até aqui, o JWST usa o espectro infravermelho . Como as pessoas não podem ver o infravermelho, pesquisadores como Pagan precisam fazer escolhas sobre como traduzir esses dados em algo visível. Ao entender essas escolhas, os espectadores podem decodificar muito mais informações do que apenas a bela imagem em si. 

As cores, por exemplo, são algo sobre o qual Pagan costuma fazer perguntas. O JWST captura múltiplas exposições de dados de banda estreita, o que significa intervalos muito pequenos de comprimentos de onda dentro do espectro infravermelho que se correlacionam com a presença de elementos específicos – formas de hidrogênio, enxofre e oxigênio. Estes são então coloridos de acordo com um princípio chamado ordenação cromática. Comprimentos de onda mais curtos, como oxigênio, são atribuídos a cores com comprimentos de onda mais curtos, como azul e assim por diante. Estes são então sobrepostos para formar a base da imagem.

uma imagem da nebulosa carina em seis comprimentos de onda diferentes, com o rótulo 'ordem cromática' na parte inferior em letras brancas
Ordem cromática da Nebulosa Carina

No entanto, como as bandas de hidrogênio e enxofre se correlacionam com tons de vermelho, o hidrogênio geralmente recebe um filtro mais amarelo para produzir detalhes mais claros no produto final. Isso resulta na “paleta Hubble” – assim chamada porque foi popularizada pelo telescópio anterior.

Essas imagens às vezes são chamadas de cores “falsas”. Mas, enfatiza Pagan, as cores são representativas de dados reais. Com o conhecimento certo, cientistas e leigos podem lê-los como um mapa. Na imagem de Webb da Nebulosa Carina, por exemplo, fica claro que a parte vermelha inferior é dominada por hidrogênio e enxofre, enquanto a parte azul superior é dominada por oxigênio.

“Eu particularmente gosto de fazer as coisas parecerem mais etéreas e mágicas”

É depois que essas cores básicas são aplicadas que as coisas se tornam “uma questão de gosto”, diz Pagan. Ela pode mudar toda a paleta para cima ou para baixo no espectro, fazendo com que os azuis pareçam mais roxos ou vice-versa. O contraste provavelmente será aumentado, como no caso da Nebulosa Carina, fazendo com que as cores complementares se destaquem. Há mudanças mais objetivas feitas também, como a limpeza de quaisquer artefatos como a luz espalhada produzida pelo telescópio, mas neste ponto, dois processadores podem apresentar imagens diferentes. “Eu particularmente gosto de fazer as coisas parecerem mais etéreas e mágicas”, diz Pagan. “Há um capricho na minha abordagem – porque é espaço!”

Esforços para invocar não apenas uma resposta racional, mas emocional às imagens espaciais não são novos. A estudiosa da cultura visual Dra. Elizabeth Kessler escreveu literalmente o livro sobre como essas imagens invocam o sublime – uma sensação de admiração por algo além da compreensão humana – parcialmente relacionando-as a imagens com as quais já estamos familiarizados. Em Picturing the Cosmos , ela investiga como os desenvolvedores visuais da equipe do Hubble tentaram tornar compreensível a vastidão do espaço relacionando-os visualmente às paisagens.

A visão do Hubble da Nebulosa Carina
A visão do Hubble da Nebulosa Carina

Essa prática continuou com o JWST. A imagem da capa do livro de Kessler é a imagem do Hubble da Nebulosa Carina, que foi reproduzida de perto pelo JWST. No original, a vista é descrita como representando “colinas e vales”. A nova imagem é referida em termos semelhantes, coloquialmente chamados de “falésias cósmicas” pela NASA.

Apresentar a Nebulosa Carina dessa maneira, porém, também é uma decisão estética. Falando ao The Verge , Kessler destaca as decisões de corte e orientação. “Existem muitas regiões [dentro da nebulosa] onde você pode mostrar o nascimento de estrelas. Mas eles escolheram essa região e a compuseram de forma que a borda da nuvem criasse essa linha do horizonte”, diz ela.

Notavelmente, não há “para cima” no espaço, e enquanto as imagens tiradas do solo geralmente orientam suas imagens com o norte no topo, o norte não tem significado para um telescópio orbital. Kessler observa que a imagem poderia ter sido orientada ao contrário, transformando a nuvem de poeira em algo “escorrendo da tela”. Em vez disso, são os penhascos cósmicos, refletindo algo familiar em vez de estranho e potencialmente desanimador.

a imagem popular da nebulosa carina, mas virou
E se virarmos a imagem de cabeça para baixo? Esta é a Nebulosa Carina apresentada “escorrendo da sua tela”.

“A orientação foi decidida praticamente no início simplesmente porque parecia a mais natural”, diz Pagan. “Precisava ser fundamentado. Parecia que precisava ser uma montanha.”

A intenção de Pagan é tornar as imagens “digeríveis” para o espectador cotidiano, mantendo sua magia. Kessler diz que as analogias com as quais os processadores de imagem trabalham são “muito úteis. A escala do que estamos vendo, a imensidão disso, está além da compreensão humana. A coisa mais próxima em nossa experiência são coisas como essas montanhas que se erguem acima de nós.”

A estética Hubble e Webb não é a única abordagem adotada por cientistas ou astrofotógrafos profissionais e amadores. É popular entre os fotógrafos no terreno, em parte, de acordo com o comunicador de ciência pública Dylan O’Donnell, porque usar uma abordagem de banda estreita ajuda a evitar problemas de poluição luminosa. Uma câmera no nível do solo será inundada pela luz de prédios e ruas. Mas ao cortar tudo, menos uma faixa muito pequena, “permite que as pessoas no meio de uma capital tirem imagens que se parecem com imagens do Hubble”, diz O’Donnell. Mas, assim como eles tomam decisões sobre o que capturar e em qual orientação, os processadores podem usar uma variedade de paletas de cores para interpretar esses filtros de banda estreita. Por exemplo, outra abordagem popular é a “paleta CFHT”, nomeada em homenagem ao Telescópio Canada France Hawaii.

Uma versão esverdeada de uma foto de astrofotografia
uma foto de astrofotografia com vermelho e amarelo

A paleta Hubble está à esquerda e a paleta CFHT está à direita.Dylan O’Donnell e Dylan O’Donnell

As diferenças entre a paleta Hubble e a paleta CFHT vêm principalmente das complicações da ordenação cromática. Enquanto o Hubble dá ao hidrogênio um filtro mais amarelo com base em um comprimento de onda potencial diferente, o CFHT empurra o enxofre para o espectro de cores, resultando em nebulosas verde-púrpura que destacam diferentes detalhes. “Isso não muda a ciência”, diz a astrônoma do CFHT Heather Flewelling. “Isso apenas torna certos recursos mais visíveis.”

Existem muitas combinações potenciais diferentes de comprimentos de onda e filtros, todas resultando em diferentes maneiras de exibir os dados – bem como diferentes experiências estéticas. O’Donnell criou uma ferramenta de visualização que ajuda os astrofotógrafos a experimentar rapidamente diferentes abordagens e permite que os leigos vejam a diferença entre as muitas opções.

Escolher entre filtros é uma questão de preferência. Enquanto O’Donnell diz que a maioria das pessoas prefere ficar o mais naturalista possível, seu próprio trabalho também destaca os benefícios de usar cores “falsas” para destacar os detalhes, como em suas duas imagens da Nebulosa da Águia – uma usando cores verdadeiras e uma usando a paleta do Hubble. Ao compará-los, ficam claros os benefícios deste último para demonstrar estrutura e profundidade. O pó amarelo-branco se destaca e aparece muito mais detalhado contra um fundo azul na paleta do Hubble, enquanto os vários tons de rosa na versão true color parecem mais planos e mais difíceis de analisar.

Uma nebulosa em azuis e amarelos
Uma nebulosa em tons de magenta

A Nebulosa da Águia de duas maneiras. À esquerda está o palato do Hubble, à direita uma imagem de cor mais natural da mesma nebulosa.Dylan O’Donnell e Dylan O’Donnell

Por mais útil que possa ser, O’Donnell diz que a paleta do Hubble pode parecer “um pouco clichê” devido ao seu uso comum, e ele pessoalmente popularizou uma abordagem combinada que captura o comprimento de onda da luz visível verde ao lado de bandas estreitas de hidrogênio e oxigênio.

E o próprio JWST também está produzindo imagens em cores que podem ser inesperadas para alguns. Recentemente, várias imagens de Júpiter foram divulgadas, com o headliner fazendo o planeta parecer azul. Embora o Hubble tenha tirado imagens de Júpiter que pareciam simultaneamente azul e vermelho, na imagem mais recente, até a famosa Mancha Vermelha parece branca devido à luz solar refletida. Pagan (que não processou essa imagem em particular) diz que sua paleta provavelmente visava destacar a aurora, que parece vermelha em contraste.

Uma imagem de Júpiter em que a grande mancha vermelha aparece branca.
A versão de Júpiter do JWST

Para Kessler, isso indica que as imagens do Webb podem não continuar seguindo o caminho do Hubble muito de perto. “Estou curiosa para ver o que vai sair disso”, diz ela. “Se mais vão nessa direção.”

A direção de Webb será uma série de decisões tomadas por dados e pessoas em conjunto, uma combinação de séculos de cultura visual – e bilhões de anos de luz viajando pelo espaço.