Was stellen die Farben in Falschfarbenbildern dar?

Ein Teil des Grundes, warum Sie durch ein Teleskop keine Farben in astronomischen Objekten sehen, liegt darin, dass Ihr Auge für Farben nicht empfindlich ist, wenn das, was Sie betrachten, schwach ist. Ihre Augen haben zwei Arten von Photorezeptoren: Stäbchen und Zapfen. Zapfen erkennen Farben, aber Stäbchen sind empfindlicher. Wenn Sie also etwas Schwaches sehen, verwenden Sie meistens Ihre Stäbe, und Sie erhalten nicht viel Farbe. Versuchen Sie, ein Farbfoto in einem schwach beleuchteten Raum zu betrachten.

Wie Geoff Gaherty betont, würden Sie die Objekte tatsächlich in Farbe sehen, wenn sie viel heller wären.

Sie sind jedoch nicht unbedingt die gleichen Farben, die Sie auf den Bildern sehen, da die meisten Bilder tatsächlich Falschfarben sind. Was die falsche Farbe bedeutet, hängt wirklich von den betreffenden Daten ab. Welche Wellenlängen ein Bild darstellt, hängt davon ab, welcher Filter (falls vorhanden) verwendet wurde, als das Bild aufgenommen wurde, und von der Empfindlichkeit des verwendeten Detektors (z. B. CCD). Daher können verschiedene Bilder desselben Objekts sehr unterschiedlich aussehen. Vergleichen Sie zum Beispiel dieses Bild des Lagunennebels (M8) mit diesem .

Nur wenige Astronomen verwenden Filtersätze, die auf das menschliche Auge abgestimmt sind. Häufiger werden Filtersätze nach wissenschaftlichen Gesichtspunkten ausgewählt. Allgemein gebräuchliche Filtersätze entsprechen nicht dem menschlichen Auge: Vergleichen Sie die Transmissionskurven für die Johnson-Cousins ​​UBVRI-Filter und die SDSS-Filter mit der Empfindlichkeit menschlicher Zapfenzellen . So kann eine Reihe von Bildern eines Objekts von einem bestimmten astronomischen Teleskop Bilder bei mehreren Wellenlängen enthalten, aber dies sind wahrscheinlich nicht genau die, die für das menschliche Auge Rot, Grün und Blau entsprechen. Der einfachste Weg für Menschen, diese Daten zu visualisieren, besteht jedoch darin, diese Bilder den roten, grünen und blauen Kanälen in einem Bild zuzuordnen und im Grunde so zu tun, als ob sie es wären.

Neben der einfachen Zuordnung von Bildern durch verschiedene Filter zu den RGB-Kanälen eines Bildes werden manchmal komplexere Ansätze verwendet. Siehe zum Beispiel dieses Papier (2004PASP..116..133L) .

Was die Farben, die Sie in einem Falschfarbenbild sehen, tatsächlich bedeuten, hängt also letztendlich sowohl davon ab, welche Daten zufällig zur Erstellung des Bildes verwendet wurden, als auch von der von demjenigen, der das Bild erstellt hat, bevorzugten Methode zur Durchführung der Zuordnung.

Zu antworten, dass die Farben falsch sind, ist falsch. Falschfarben werden nur in einer kleinen Minderheit von astronomischen Fotografien verwendet. In den meisten Fällen sind die Farben zu 100 % echt. Sie wurden sicherlich nicht von Computern hinzugefügt, wie einige Leute behaupten. Die ersten Farbfotografien astronomischer Objekte kamen Ende der 1950er Jahre heraus und zeigten brillante Rot- und Blautöne. Das war Jahrzehnte, bevor Computer in der Astrofotografie eingesetzt wurden.

Die richtige Antwort ist, dass die Farben echt sind, aber das menschliche Auge nicht in der Lage ist, Farben bei so geringer Lichtintensität zu sehen. Die Farben sind da, aber alles wird vom menschlichen Auge als Grau-Grün-Töne interpretiert.

Ich kann in 54 Jahren Beobachtung nur dreimal zählen, als ich Farben in Deep-Sky-Objekten gesehen habe, und alle hatten sehr große Öffnungen: 18 Zoll (Eta Carinae-Nebel), 22 Zoll (Hantelnebel) und 74 Zoll (Katzenaugennebel).

Für die Sonnenphysik wurden die Falschfarben verwendet, um den verwendeten Filter und möglicherweise sogar das Instrument selbst schnell zu identifizieren.

So gibt es beispielsweise in SOHO/EIT vier Filter, von denen jeder typischerweise mit einer Farbe angezeigt wird, die nach Spektrum geordnet ist (z. B. hat das „grüne“ Falschfarbenbild eine spektrale Empfindlichkeit zwischen den „gelben“ und „blauen“ Bildern . 'Gelb' liegt zwischen 'Orange' und 'Grün')

STEREO/SECCHI/EUVI verwendeten die gleichen Farben für die entsprechenden Spektrallinien, für die ihre Filter empfindlich waren. Wenn Sie also ein „blaues“ Bild der Sonne sahen, wussten Sie, dass es nahe 171 Angström war, „grün“ war nahe 195 Angström usw.

Und dann kam SDO/AIA, das von dem Team gemacht wurde, das Ihnen TRACE gebracht hat, also haben sie die Färbungen von ihrem vorherigen Instrument übernommen, das nie vollständige Disk-Images erzeugt hat (außer als Mosaik). Jetzt sind die 171 Bilder gelb, nicht blau. Die blauen Bilder sind tatsächlich 335, was näher an den rot/orangen 304-Bildern wäre, die selbst genug Uneinigkeit über Farbtabellen aufweisen, dass sogar die SDO-Missionswebsite eine Tabelle verwendet, die näher an den EIT/EUVI-Tabellen liegt als die Tabelle der AIA PI-Teams . (In gewisser Weise spiegelt die Farbtabelle also auch wider, was den Wissenschaftler mehr interessiert ... Aufflackernde Regionen oder das Alltägliche.)

Update : Ich sollte auch erwähnen, dass der bevorzugte Begriff bei der Diskussion von Farbabbildungen auf Einzelwellenlängenbildern „codierte Farbe“ ist, insbesondere für Spektralbereiche außerhalb des Bereichs des menschlichen Sehvermögens. „Falschfarbe“ ist immer noch angemessen, wenn Sie drei Wellenlängen als RGB-Kanäle mischen.

Astronomen zeigen manchmal Objekte wie Mond und Merkur in ihren wahren Farben, aber da die Farbvariationen subtil sind, verstärken sie die Sättigung der Farben, um die Unterschiede klarer darzustellen.

Geowissenschaftler verwenden für Beobachtungen oft eine spezielle Falschfarbenpalette; Die Filter sind infrarot, rot und grün (sie verwenden kein Blau, weil Blau am meisten von der Atmosphäre gestreut wird). Aber Infrarot wird im Bild in Grün umgewandelt, weil Infrarot von Pflanzen stark reflektiert wird. Dann wird Rot als Rot belassen und Grün in Blau umgewandelt, um „natürlich“ aussehende Bilder zu erzeugen.

Astronomen müssen falsche Farben verwenden, wenn sie Objekte in Bandpässen visualisieren, die für das Auge völlig unsichtbar sind, wie z. B. Infrarot und Ultraviolett. Sie verwenden fast immer die Konvention, dass die längste Wellenlänge oder niedrigste Energie rot, das mittlere Band grün und die kürzeste Wellenlänge oder höchste Energie blau wiedergegeben wird. Dies kann sowohl Wissenschaftlern bei der Interpretation als auch der allgemeinen Öffentlichkeit eine erhebliche Hilfe sein.

Die Bilder, die derzeit mit den High-End- (sprich: $$$) Astrokameras aufgenommen werden, erzeugen tatsächlich vollständige Vollfarbbilder. Ein perfektes Beispiel ist http://www.kevindixon.westhost.com/Deep_Sky_CCD-Siciliano.htm . Dies ist eine von vielen von diesem speziellen Astrofotografen. Keine der Farben ist falsch. Astrophysiker verwenden die Spektralanalyse, um bestimmten Elementen Farben zuzuordnen und so ein „Falschfarben“-Bild zu erzeugen. Dies gibt ihnen die Möglichkeit, den Aufbau eines Objekts zu "betrachten", das sie im Detail hinsichtlich der Verteilung des elementaren Aufbaus eines bestimmten Objekts von Interesse studieren möchten. Unter dem obigen Link finden Sie alle Details zum Bild. Wie lange es gedauert hat, die verwendete Kamera und sogar das Teleskop des Amateurastronomen, durch das es geführt wurde.