क्या जेम्स वेब की तस्वीरों के रंग वास्तविक हैं?

जेम्स वेब अंतरिक्ष दूरबीन अलग-अलग तरंगदैर्घ्य की चमक दर्ज करती है

जेम्स वेब की तस्वीरों के रंग वे नहीं हैं जो हमें अपनी आँखों से अंतरिक्ष में दिखाई देते। वेब मुख्य रूप से अवरक्त प्रकाश देखती है, जो मानव आँख को दिखाई नहीं देता। हर फ़िल्टर से दर्ज चमक को एक दिखाई देने वाला रंग दिया जाता है और फिर इन आँकड़ों को एक तस्वीर में जोड़ा जाता है।

अलग-अलग तरंगदैर्घ्य के अवरक्त आँकड़ों को रंगीन परतों में बाँटकर अंतरिक्ष की एक रंगीन तस्वीर में जोड़ने का चित्र — अदृश्य अवरक्त प्रकाश को नीले, हरे और लाल रंग में दिखाया गया है।

वेब के कैमरों में कई फ़िल्टर हैं और हर फ़िल्टर तरंगदैर्घ्य की अलग सीमा को गुजरने देता है। डिटेक्टर फ़िल्टर से आए प्रकाश को हर पिक्सेल की चमक के रूप में दर्ज करता है। किसी एक फ़िल्टर के आँकड़ों को उजले और गहरे हिस्सों वाली श्वेत-श्याम तस्वीर के रूप में देखा जा सकता है।

एक ही खगोलीय पिंड को कई फ़िल्टर से देखने पर हर तरंगदैर्घ्य में अलग संरचनाएँ दिखाई देती हैं। कुछ तरंगदैर्घ्य धूल के पार आसानी से निकल जाते हैं, जबकि कुछ खास गैस या धूल से अधिक तीव्रता से निकलते हैं। इन आँकड़ों को अलग रंग देकर एक-दूसरे पर रखने से अंतर साफ़ दिखाई देता है।

हर फ़िल्टर की चमक से एक रंगीन तस्वीर बनती है

सबसे पहले हर फ़िल्टर की तस्वीर में चमक की सीमा को इस तरह बदला जाता है कि हल्के और चमकीले दोनों हिस्से दिखें। थोड़ी खिसकी हुई तस्वीरों को एक सीध में रखा जाता है और डिटेक्टर की खराबी या ब्रह्मांडीय किरणों के निशान हटाए जाते हैं। फिर हर फ़िल्टर को एक दिखाई देने वाला रंग देकर सभी परतें जोड़ दी जाती हैं।

आमतौर पर छोटे तरंगदैर्घ्य को नीले की ओर और लंबे तरंगदैर्घ्य को लाल की ओर रखा जाता है। इस तरह तरंगदैर्घ्य का क्रम रंगों के क्रम में बदल जाता है। तीन से अधिक फ़िल्टर हों तो पीले या नारंगी जैसे बीच के रंग जोड़े जा सकते हैं, या कई फ़िल्टरों को एक ही रंग दिया जा सकता है। रंगों का चुनाव फ़िल्टरों और तस्वीर में उभारी जाने वाली संरचनाओं के अनुसार बदलता है।

जो प्रकाश आँखों को दिखाई नहीं देता, उसे समझने योग्य रंगों में दिखाने के लिए प्रतिनिधि रंग इस्तेमाल किए जाते हैं। कई फ़िल्टरों की तस्वीरों को एक सीध में रखकर जोड़ने से बनी तस्वीर संयोजित छवि कहलाती है। चमक और संरचना अवलोकन से आती हैं, लेकिन हर फ़िल्टर को कौन-सा रंग मिलेगा यह तस्वीर बनाने वाले तय करते हैं।

पहले डीप फ़ील्ड में छह फ़िल्टरों को चार रंगों में दिखाया गया

वेब का पहला डीप फ़ील्ड आकाशगंगा समूह SMACS 0723 की दिशा में NIRCam से किए गए अवलोकन को दिखाता है। छह फ़िल्टर इस्तेमाल हुए: F090W और F150W को नीला, F200W और F277W को हरा, F356W को नारंगी और F444W को लाल रंग दिया गया।

वेब का पहला डीप फ़ील्ड, जिसमें काले अंतरिक्ष में अनेक आकाशगंगाएँ और तारे, चमकीले तारों के चारों ओर विवर्तन की किरणें और गुरुत्वीय लेंस से मुड़ी लाल आकाशगंगाएँ दिखाई देती हैं — वेब का पहला डीप फ़ील्ड। छह फ़िल्टरों के प्रकाश को चार रंगों में दिखाया गया है। स्रोत: ESA/Webb। श्रेय: NASA, ESA, CSA और STScI। CC BY 4.0.

फ़िल्टरों की संख्या और तस्वीर में रंगों की संख्या का बराबर होना ज़रूरी नहीं। पहले डीप फ़ील्ड में दो फ़िल्टर नीले और दो दूसरे फ़िल्टर हरे रंग में दिखाए गए। तस्वीर का नीला रंग न तो आँखों को दिखने वाला नीला प्रकाश है और न ही केवल एक तरंगदैर्घ्य। फ़िल्टर और रंग की कुंजी बताती है कि तस्वीर के हर हिस्से में कौन-से अवलोकन शामिल हैं।

सदर्न रिंग नीहारिका की दो तस्वीरों में नीला रंग अलग तरंगदैर्घ्य दिखाता है

सदर्न रिंग नीहारिका की तुलना में एक ही खगोलीय पिंड की दो रंगीन तस्वीरें साथ रखी गई हैं। बाईं तस्वीर NIRCam ने 3 जून 2022 को और दाईं तस्वीर MIRI ने 12 जून को ली थी। तारीख और तरंगदैर्घ्य की सीमा अलग होने के कारण दोनों उपकरणों के आँकड़ों से अलग-अलग संयोजित छवियाँ बनाई गईं।

सदर्न रिंग नीहारिका की दो तस्वीरें: बाईं NIRCam तस्वीर में तारे और गैस के छल्ले साफ़ हैं, जबकि दाईं MIRI तस्वीर में केंद्र के पास धूल की संरचनाएँ लाल दिखाई देती हैं — अलग-अलग अवरक्त तरंगदैर्घ्य में वही नीहारिका। बाईं ओर NIRCam और दाईं ओर MIRI है। स्रोत: ESA/Webb। श्रेय: NASA, ESA, CSA, STScI और Webb ERO Production Team। CC BY 4.0.

बाईं NIRCam तस्वीर में नीला रंग लगभग 0.9 माइक्रोमीटर पर केंद्रित F090W फ़िल्टर के आँकड़े दिखाता है। दाईं MIRI तस्वीर में नीला रंग लगभग 7.7 माइक्रोमीटर वाले F770W फ़िल्टर को दिखाता है। दोनों का रंग नीला है, फिर भी देखी गई तरंगदैर्घ्य की सीमाएँ बहुत अलग हैं। इसलिए हर तस्वीर की अपनी फ़िल्टर–रंग कुंजी देखनी चाहिए।

NIRCam की तस्वीर में बहुत से तारे और उनके विवर्तन शूल अधिक साफ़ दिखाई देते हैं। MIRI की तस्वीर केंद्रीय सफेद बौने तारे के आसपास गर्म धूल की संरचना उभारती है। दोनों तस्वीरें मिलकर दिखाती हैं कि अलग अवरक्त तरंगदैर्घ्य पर कौन-सी विशेषताएँ अधिक स्पष्ट होती हैं।

केवल रंग से पदार्थ की पहचान नहीं होती

प्रतिनिधि रंग से यह तुलना करने में मदद मिलती है कि कौन-से तरंगदैर्घ्य के आँकड़े अधिक प्रबल हैं और धूल या तारे कहाँ उभरते हैं। लेकिन स्क्रीन पर किसी लाल हिस्से को देखकर ही पदार्थ का नाम या तापमान तय नहीं किया जा सकता।

संरचना जानने के लिए खगोलविद वर्णक्रम देखते हैं, जिसमें प्रकाश को तरंगदैर्घ्य की बहुत सँकरी पट्टियों में बाँटा जाता है। परमाणु और अणु कुछ खास तरंगदैर्घ्य पर प्रकाश छोड़ते या सोखते हैं और अपनी पहचान वाला नमूना बनाते हैं। इन नमूनों की तुलना फ़िल्टर के आँकड़ों और भौतिक मॉडलों से करके खगोलीय पिंड के गुण समझे जाते हैं।

तस्वीर के विवरण में उपकरण और रंग-कुंजी देखें

वेब की तस्वीर के रंग समझने के लिए विवरण में तीन बातें देखें: किस उपकरण से अवलोकन हुआ, हर फ़िल्टर को कौन-सा दिखाई देने वाला रंग दिया गया, और कई डेटा परतें एक तस्वीर में जोड़ी गईं या दो अलग तस्वीरें साथ रखी गईं। इससे पता चलता है कि रंग किस चीज़ की तुलना कर रहे हैं।

जेम्स वेब की तस्वीरें अदृश्य अवरक्त माप को ऐसे रंगों में बदलती हैं जिन्हें हम अलग-अलग पहचान सकते हैं। उपकरण और फ़िल्टर–रंग के संबंध को देखकर समझा जा सकता है कि हर रंग कौन-सा अवलोकन दिखाता है।