Como as imagens do telescópio James Webb são coloridas?

Apesar de o Telescópio Espacial James Webb (JWST) divulgar diversas imagens coloridas impressionantes, o processo não é exatamente instantâneo. Originalmente, as fotografias do dispositivo são em preto e branco , contudo, os cientistas aplicam alguns filtros baseados nos dados espaciais coletados; o resultado são as belas imagens divulgadas pelo telescópio.

O telescópio captura as imagens por meio de radiação infravermelha; após coletar e enviar as informações aos cientistas, os dados são processados e transformados nas incríveis imagens. 

Segundo descrito no site da NASA, “o Telescópio Espacial James Webb é o maior e mais poderoso telescópio espacial já construído. Isso permitirá que os cientistas vejam como era o nosso universo cerca de 200 milhões de anos após o Big Bang . O telescópio é capaz de capturar imagens de algumas das primeiras galáxias já formadas. O JWST vê o universo em uma luz que é invisível aos olhos humanos. Essa luz é chamada de radiação infravermelha e podemos senti-la como calor".

A imagem acima foi divulgada pela equipe do James Webb no final de 2022, apresentando uma região conhecida como 'Pilares da Criação', fotografada pela primeira vez pelo telescópio Hubble em 1995.

Você deve estar se perguntando: por que o Webb não fotografa imagens coloridas instantaneamente? A resposta está na complexidade do telescópio, por isso, o TecMundo reuniu informações de agências espaciais e de especialistas da área para responder essa questão.

O JWST é equipado com diversas ferramentas para possibilitar uma melhor observação do espaço; a câmera Near-Infrared (NIRCam) e câmera de infravermelho médio (MIRI) são os principais instrumentos do telescópio. As ondas infravermelhas permitem que os cientistas observem a expansão do universo por meio da luz, pois, quanto mais para trás observamos, mais a luz é permeada por ondas infravermelhas.

Enquanto a NIRCam é capaz de capturar a luz infravermelha emitida na poeira espacial entre as faixas de comprimento de onda de 0,6 micrômetros e 5 micrômetros, o MIRI consegue capturar entre as faixas de 5 a 27 micrômetros.

Os equipamentos científicos utilizados no James Webb são muito mais complexos que uma câmera comum, como a dos smartphones. Além disso, o telescópio está localizado na órbita de um halo a 1,5 milhão de quilômetros de distância da Terra e os dados das imagens são enviados no formato de bits.

sAntes de divulgar uma imagem colorida, o James Webb divulga uma versão ‘crua’ e em preto e branco.

Após coletar os dados, os bits são enviados ao Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais (MAST) e, assim, as informações são processadas e transformadas em imagens em preto e branco. É exatamente depois dessa etapa que os cientistas utilizam filtros para melhorar imagens de estrelas, galáxias, nebulosas, entre outros objetos espaciais.

“Por exemplo, alguns filtros estão em comprimentos de onda correspondentes ao gás ionizado quente, enquanto outros filtros estão em comprimentos de onda correspondentes à emissão de gás molecular mais frio ou emissão de poeira”, disse o astrônomo pesquisador do STScI, Anton Koekemoer, ao site PBS NewsHour.

Após receberem um arquivo bruto da imagem em preto e branco, especialistas em imagens do Space Telescope Science Institute (STScI) utilizam softwares de edição de imagens para ampliar, dimensionar e remover ruídos de imagem causados por partículas carregadas de energia, conhecidas como raios cósmicos. Só então, a imagem recebe cores.

O processo de colorização das imagens é semelhante aos utilizados em outros observatórios espaciais, como o telescópio Hubble. Os especialistas utilizam dados do James Webb para detectar elementos ou moléculas específicas na região observada, então, estas informações são transpostas em cores; normalmente, elas são sobrepostas com duas ou mais imagens .

Os profissionais aplicam diferentes filtros para transformar os espectros de luz infravermelha nas cores azul, verde e vermelho. Assim, é possível colorir a imagem utilizando a paleta de cores que os olhos humanos conseguem visualizar — ou seja, todas as cores nas imagens divulgadas pelo Webb são uma mistura composta por estas três cores.

A imagem acima apresenta os diferentes comprimentos de luz dos 'Pilares da Criação'; atualmente, o Telescópio Espacial James Webb é considerado o principal observatório de ondas infravermelhas do mundo.

Os especialistas explicam que, caso a imagem final seja composta por três ou mais imagens, os filtros adicionais nas cores roxo, azul-petróleo e laranja podem ser atribuídos. Após adicionarem todos os filtros necessários, eles equilibraram as cores e realizam os ajustes finais nas imagens.

“Nossa equipe também costuma cortar as imagens para serem quadradas ou retangulares, dando às imagens de Webb uma qualidade cinematográfica, preservando a maior parte da cena que Webb entregou. Para cada imagem que criam, os especialistas em imagem do STScI não apenas colaboram com sua equipe maior de designers, mas também com os cientistas que lideraram as observações”, descreve o Space Telescope Science Institute.

Após ser colorida, a imagem passará por um tratamento de cor final e, finalmente, será divulgada ao público.

Ou seja, antes da divulgação ao público, o papel dos especialistas do SCScl é ampliar, redimensionar, remover ruídos, aplicar cores e revisar as imagens detectadas pelo Telescópio Espacial James Webb. Mais detalhes sobre o processo de edição de imagens JWST podem ser acessados no site do SCScl.