Uzay teleskobu görüntülerindeki o renkler nereden geliyor?

Hepimiz dış uzayın siyah bir boşlukta uzanan canlı girdap ve parlak yıldızlarla bezeli güzel görüntülerini görmüşüzdür. Cep telefonunuzda renkli bir fotoğrafı ne kadar hızlı çektiğinizi düşündüğünüzde, karmaşık uzay teleskoplarının da otomatik şekilde renkli fotoğraf çıkardığını zannedebilirsiniz.

UZMANLAR TARAFINDAN ÇEKİLEN GÖRÜNTÜLER BİRLEŞTİRİLİYOR

Populer Science Türkçe’nin haberine göre telefonunuzdan James Webb Uzay Teleskobu’na kadar hiçbir dijital kamera aslında renkli göremez. Dijital kameralar görüntüleri bir grup sıfır ve bir şeklinde kaydeder ve algılayıcılarına (sensör) vuran ışık miktarını sayarlar. Her pikselin üzerinde renkli bir filtre (ya kırmızı ya yeşil ya da mavi) vardır ve bunlar, ışığın yalnızca belli dalga boylarının geçmesine izin verir. Bu filtreler belli bir desende dizilmiştir (genelde Bayer deseni olarak bilinen, dört pikselli tekrarlı bir kare) ve böylece kameranın hesaplama yapan donanımı, yakalanan veriyi tam renkli bir görüntü halinde birleştirir. Bazı dijital kameralar renkli filtreleri üç ayrı algılayıcıya yayar ve bu algılayıcılara gelen veriler benzer şekilde tam renkli bir görüntüde birleştirilir. Ancak teleskop kameraları, görüntüleri tek seferde tek filtreyle çekmek zorundadır. Bu görüntülerin daha sonra uzmanlar tarafından birleştirilmesi gerekir.

Akıllı telefonlarımızda bu katmanların birleştirilmesi inanılmaz derecede hızlı oluyor. Fakat teleskoplar karmaşık ve bilimsel birer dev olduklarından, o bildiğimiz ve sevdiğimiz sonuçları elde etmek biraz daha fazla çaba gerektiriyor. Üstelik evrene baktığımızda gökbilimciler, ışığın bizim gözlerimizin bile göremediği dalga boylarını kullanıyorlar (ör. kızılötesi ve X-ışınları). Dolayısıyla bunların da gökkuşağındaki renklerle temsil edilmesi gerekiyor. Uzay görüntülerinin nasıl renklendirileceğiyle ilgili verilmesi gereken çok sayıda karar var. Bu da akıllara şu soruyu getiriyor: Bu görüntüleri kim yapıyor ve bunları nasıl yapıyorlar?

JWUT’den gördüğümüz sonuçlar için konuşursak, bilimsel verinin işlenerek güzel renkli görüntülere dönüştürülmesi aslında tam zamanlı bir iş. Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilimi Enstitüsünde çalışan bilimsel görselleştirme uzmanları, görüntüleri istifliyor ve teleskop üzerindeki farklı cihazlardan yapılan gözlemleri birbirine ekliyorlar. Ayrıca yapaylıkları ya da diğer bir ifadeyle görüntüde bulunan ve aslında gerçek olmayan; sadece teleskop ekipmanının ve dijital verinin işlenme şeklinin sonucunda oluşan şeyleri ortadan kaldırıyorlar. Bunlar başıboş kozmik ışınların bıraktığı izler, en parlak yıldızların aşırı miktardaki doygunluğu veya detektörün kendisinden gelen gürültü olabilir.

Bu uzmanların daha rengi bile düşünmeden önce görüntüdeki karanlık ve aydınlık değerleri dengelemesi gerekiyor. Bilimsel kameralar, gözlerimizin seçebileceği değerlerin ötesinde geniş bir parlaklık aralığını kaydetmek üzere tasarlanmış. Bu durum, teleskoplardan gelen ham görüntülerin genelde gözlerimize çok karanlık göründüğü ve herhangi bir şey görmek için görüntünün parlaklığını açmanız gerektiği anlamına geliyor.

Detayların görünür olduğu siyah beyaz görüntüler elde edildiğinde ise renk eklemeye başlıyorlar. Michigan Üniversitesinde çalışan bir gökbilimci olan Katya Gozman, “Farklı teleskopların sadece belli dalga boylarına karşı hassas olması için yapılmış filtreleri var ve gördüğümüz renkli uzay görüntüleri ise bu farklı filtrelerde alınan ayrı pozların birleşimleri” diyor; yani az önce tarif ettiğimiz telefon kamerası gibi. “Her filtreyi ayrı bir renk kanalına; kırmızıya, yeşile veya maviye, yani görünür ışığın ana renklerine atayabiliriz. Birbirinin üstüne yerleştirildiğinde, medyada görmeye alıştığımız ve ders kitaplarına geçen o harika renkli görüntülere ulaşıyoruz” diye ekliyor Gozman.

Nihai sonuç ise elbette görüntü uzmanlarının en başta hangi tip veriyle çalışmak zorunda olduğuna bağlı. Araştırma takımı, NIRCam ve MIRI’nin (Webb’in kızılötesi kameralarından ikisi) farklı dalga boylarına (sırasıyla yakın-kızılötesi ve orta-kızılötesi) baktığını vurgulamak için sıklıkla farklı renkler ve bu yüzden farklı fiziksel yapılar seçiyor. Örneğin Cassiopeia A süpernova kalıntısında JWUT’nin gözlemleri, MIRI görüntüsünde yeşil olarak renklendirilen ve bunun sonucunda “Yeşil Canavar” şeklinde bilinen, belli bir ışık dalga boyu yayan balon gibi bir şeyi ortaya çıkardı. Bu görselleştirme olmadan gökbilimciler, dev yıldızların nasıl öldüğüne dair fikir veren böylesine ilginç bir özelliğin farkına varmayabilirdi. Bir miktar araştırma yaptıktan sonra ise Yeşil Canavar’ın, süpernova patlamasından gelen dev rüzgarla bozulan bir enkaz bölgesi olduğunu anladılar.

GÖRÜNMEZDEN GÖRÜNÜRE

Genel olarak görüntü uzmanları, her şeyi gerçeğe mümkün olduğunca yakın tutmaya çalışıyor. Örneğin bir teleskop görünür ışıkta gözlem yapıyorsa, dalga boyları doğrudan görmeye alışık olduğumuz renklere eşleniyor. Fakat tayfın gözlerimizin göremediği kısımları için hangi görünür renklerin kullanılacağıyla ilgili seçimler yapmak zorundalar. İşin biraz sanata dönüştüğü ve renklerin bilimsel doğruluğa göre seçilmesinin yanında hangisinin en iyi göründüğüne göre de seçildiği yer işte burası. JWUT ve Hubble için olağan rutin; en kısa dalga boyları için mavi, en uzun dalga boyları için kırmızı ve aradakiler için yeşil kullanılması. Seçim yapılacak üçten fazla filtre varsa (genelde JWUT’de olduğu üzere; özellikle de yüksek teknolojili cihazlarından birden fazlası kullanılırken), bazen kırmızı, yeşil ve mavi arasındaki diğer dalga boyları için mor, camgöbeği ve turuncu ekliyorlar.

Fakat renkli görüntüler, hoş bir resimden çok daha fazlası; aslında bilim için oldukça faydalılar. Amerikan Doğa Tarihi Müzesinde çalışan bir gökbilimci olan Mark Popinchalk, insan beyninin renkteki kalıpları seçmede harika olduğunu söylüyor; tıpkı renk kodlu metro hatlarına sahip bir haritayı ayrıştırmak veya “kırmızı ışığın dur, yeşilin geç” olduğunu tanımak gibi. “Bunlar, toplumsal bilginin temsil edildiği ve renk yoluyla hızla işlendiği gündelik örnekler” diye ekliyor. “Bilim insanları aynı aracı kullanmak istiyor. Fakat toplumsal bilgi yerine bu bilimsel bir bilgi. Eğer X-ışınları kırmızı ve morötesi maviyse, enerjik ışığı insanların yapabildiğinin ötesinde çok hızlı yorumlayabiliriz.” Sonuç, yoğun miktarda verinin görsel biçimde temsil edilmesi; çıplak gözle veya sadece siyah-beyaz şekilde işlenebilenden çok daha fazlasının.

Örneğin Gozman görüntülerin, “Bir galakside yıldız oluşumunun nerede gerçekleştiğinin veya farklı elementlerin bir bulutsu etrafında nerede yer aldığının görülmesi gibi; bir cisimde farklı fiziksel süreçlerin nerede gerçekleştiğinin” tanınmasına nasıl yardımcı olduğunu tarif ediyor. Görünür tayfın ötesindeki ışığın bulunduğu renkli görüntüler, kurşun kümesinde olduğu gibi galaksilerin etrafındaki karanlık maddeyi bile ortaya çıkardı.

Görüntü renklendirmenin özellikle yeni ve ilginç olan bir diğer örneği ise Neptün vakası. Voyager göreviyle çekilen bu buzlu dünyanın koyu mavi fotoğrafı, sanki ona kendi gözlerimizle bakıyormuşuz gibi aslında onun gerçek rengini yansıtmıyor; bunun yerine, Uranüs’ün soluk yüzüne daha çok benziyor. “Gökbilimciler aslında 80’li yıllarda bazı soluk özelliklerine daha fazla zıtlık vermek için Neptün’ün görüntülerini esnetip değiştirmiş ve Uranüs’e kıyasla çok farklı görünmesine neden olan o koyu mavi tona yol açmışlardı” diye açıklıyor Gozman. “Gökbilimciler bu durumun farkında olsa da, halk değildi. Bu durum, aynı verinin farklı şekillerde yeniden işlenmesinin tamamen farklı temsillere yol açabileceğini gösteren güzel bir örnek.”

Evreni çok kısıtlı insan gözlerimizin sınırlarının ötesinde görmenin yollarını bulduran görüntü analizi, gökbilimin her zaman büyük bir parçasıydı ve hala da öyle. Hatta buna kendiniz de el atmayı deneyebilirsiniz; NASA, JWUT verilerini halka açıyor ve hatta herkes için açık bir astrofotoğrafçılık düellosu bile yürütüyor. Artık uzayın güzel bir fotoğrafını gördüğünüzde, belki de onu bilim ve sanatın harika bir karışımı olarak düşünebilirsiniz.