El telescopio espacial James Webb registra el brillo en distintas longitudes de onda
Los colores de las imágenes de James Webb no son los que veríamos a simple vista. Webb observa sobre todo luz infrarroja, invisible para el ojo humano. Al brillo registrado con cada filtro se le asigna un color visible y después todos los datos se combinan en una sola imagen.
Las cámaras de Webb tienen numerosos filtros, cada uno diseñado para dejar pasar un intervalo distinto de longitudes de onda. El detector registra la luz que atraviesa un filtro como un valor de brillo para cada píxel. Los datos de un solo filtro pueden verse como una imagen en escala de grises con zonas más claras y más oscuras.
Al observar el mismo objeto con varios filtros aparecen estructuras diferentes en cada longitud de onda. Algunas atraviesan mejor el polvo que oculta la vista; otras son emitidas con fuerza por ciertos gases o por el polvo. Asignar colores distintos a esos datos y superponerlos permite comparar las diferencias de un vistazo.
Los datos de brillo de cada filtro forman una imagen en color
Primero se ajusta el intervalo de brillo de cada imagen para que se vean tanto las zonas tenues como las brillantes. Las imágenes que están ligeramente desplazadas se alinean y se eliminan defectos del detector o rastros de rayos cósmicos. Después se asigna un color visible a cada filtro y se combinan las capas.
Por lo general, las longitudes de onda más cortas se sitúan hacia el azul y las más largas hacia el rojo. Así se convierte el orden de las longitudes de onda en un orden de colores. Si hay más de tres filtros, se añaden colores intermedios como el amarillo o el naranja, o varios filtros comparten un color. La correspondencia cambia según los filtros usados y las estructuras que se quieran destacar.
Los colores que muestran una luz que no podemos ver se llaman colores representativos. El resultado alineado y superpuesto de varias imágenes de filtros es una imagen compuesta. El brillo y la estructura proceden de las observaciones; quienes preparan la imagen eligen el color visible que representa cada filtro.
El primer campo profundo usó cuatro colores para seis filtros
El primer campo profundo de Webb muestra observaciones de NIRCam en dirección al cúmulo de galaxias SMACS 0723. Se usaron seis filtros: F090W y F150W se asignaron al azul; F200W y F277W, al verde; F356W, al naranja; y F444W, al rojo.
El número de filtros no tiene por qué coincidir con el número de colores de una imagen. En el primer campo profundo, dos filtros se representaron en azul y otros dos en verde. El azul de la imagen no significa luz azul visible ni una única longitud de onda. La clave de filtros y colores indica qué observaciones contribuyen a cada zona.
El azul representa longitudes de onda distintas en dos imágenes de la nebulosa del Anillo Sur
La comparación de la nebulosa del Anillo Sur coloca lado a lado dos imágenes en color del mismo objeto. NIRCam observó la imagen izquierda el 3 de junio de 2022; MIRI observó la derecha el 12 de junio. Como las fechas y los intervalos de longitud de onda son distintos, los datos de cada instrumento se convirtieron en imágenes compuestas separadas.
El azul de la imagen NIRCam de la izquierda representa datos del filtro F090W, centrado cerca de 0,9 micrómetros. El azul de la imagen MIRI de la derecha representa el filtro F770W, cerca de 7,7 micrómetros. Aunque ambos se ven azules, los intervalos observados son muy diferentes. Por eso cada imagen necesita su propia clave de filtros y colores.
En la imagen de NIRCam se distinguen mejor muchas estrellas y sus picos de difracción. La imagen de MIRI resalta las estructuras de polvo cálido alrededor de la enana blanca central. Juntas permiten comparar los rasgos que destacan en diferentes longitudes de onda infrarrojas.
El color por sí solo no identifica un material
El color representativo ayuda a comparar qué datos de longitud de onda son más intensos y dónde destacan el polvo o las estrellas. Sin embargo, una zona roja de la pantalla no revela por sí sola el nombre ni la temperatura de un material.
Para identificar la composición, los astrónomos examinan espectros que dividen la luz en intervalos de longitud de onda mucho más estrechos. Los átomos y las moléculas emiten o absorben luz en longitudes concretas y dejan patrones característicos. Esos patrones se comparan con los datos de filtros y con modelos físicos para estudiar las propiedades del objeto.
Consulta el instrumento y la clave de colores en la descripción
Tres datos de la descripción ayudan a entender los colores de una imagen de Webb: el instrumento utilizado, el color visible asignado a cada filtro y si se combinaron varias capas de datos o se colocaron imágenes separadas una junto a otra. Así se sabe qué comparan los colores.
Las imágenes de James Webb traducen mediciones infrarrojas invisibles a colores que podemos distinguir. Consultar el instrumento y la correspondencia entre filtros y colores permite saber qué observación representa cada color.
Fuentes
- NASA Science — Cómo se crean las imágenes a todo color de Webb
- ESA/Webb — De los datos del detector a las imágenes con colores representativos
- NASA Science — Filtros, detectores y espectrógrafos de Webb
- NASA Science — Cómo estudiar objetos mediante espectros
- ESA/Webb — Primer campo profundo y correspondencia entre filtros y colores
- ESA/Webb — Comparación NIRCam y MIRI de la nebulosa del Anillo Sur
- STScI — Intervalos de longitud de onda de los filtros NIRCam
- STScI — Intervalos de longitud de onda de los filtros MIRI