12 Temmuz günü tüm dünya, James Webb Uzay Teleskobu'ndan gelen bulutsular ve derin alanlara kadar olan bölgelerin göz kamaştırıcı ayrıntılarla bezeli ilk fotoğraflarıyla büyülendi. Fakat teleskop cihazları, bir nesneye odaklanıp, ardından o anı yakalaması için bir düğmeye dokunabileceğiniz akıllı telefon kamerası gibi çalışmaz. Webb teleskobunun dört görüntüleme parçasından verileri alma ve bunları renkli bir görüntüye dönüştürme işlemi, bir yere kadar bilim ve sanatın buluşmasını gerektiriyor.
Bu hafta yayınlanan dört görüntü aslında iki kişi tarafından işlenip üstteki haline getirildi: Space Telescope Science Institute'den Joe DePasquale ve Alyssa Pagan bu fotoğrafları nasıl bu hale getirdiklerini detaylıca anlatıyor.
Teleskoba ait farklı görüntüleme cihazlarından gelen veriler Dünya'ya iletilir. Ardından bu verileri rafine etmesi ve görüntü işleme kartlarına göndermeden önce kullanılabilir form kazandırması için uzmanlara gönderilir. Burada görüntüler ön-işleme tabi tutulur.
İşlemcilerin karakteristik görüntüler elde etmesi, örneğin Hubble Uzay Teleskobu'ndan gelen görüntülerle çalışan bir işlemci için iki hafta kadar sürebilir. Ancak James Webb Uzay Teleskobu'ndan gelen ilk versiyon görüntüler için bu süre farklılık gösterdi. Çünkü görüntüleri halka göstermeye yönelik harcanan çabadan ötürü, daha yoğun şekilde çalıştılar. Böylece ön işlemler yalnızca üç gün içinde; son işleme ise bir üç gün daha sürecekti.
Alyssa Pagan bu süreci şöyle anlatıyor:
İşlemciler üzerinde çalışacakları ilk görüntüyü aldıklarında, meta verilerin yer aldığı bir binary dosyası ve siyah beyaz bir görüntü gelir. Bu görüntü genellikle çok karanlık olur. Hatta bu uzmanlar hiçbir şey yapmamış olsa, ekranınızda siyah bir şey olduğunu düşünürsünüz. Bu siyahlığın nedeni, görüntülerin son derece yüksek bir dinamik aralığa sahip olmasıdır. Bilgilerin büyük bölümü görüntünün en karanlık bölgesinde saklıdır ve ilk olarak bu bilgilerin alınması gerekir. Yani parlak olan alanlarda ışık patlamalarına neden olmadan, en karanlık alanlarda aydınlatma yapılmalı. Bu işleme "stretching (germe)" diyoruz.
James Webb Uzay Teleskobu: Filtrelerden Bütün Renklere Geçiş
Görüntüler, her biri farklı bir ışık dalga boyunu barındıran, farklı aygıtlardan ve en önemlisi çeşitli filtreler uygulanmış olarak gelecek ve stretching (germe) işlemi her birine ayrı ayrı uygulanacaktır. Siyah beyaz bir ortamdan renkli bir görüntüye geçmek için, işlemciler her filtre üzerinde saatlerce çalışır. Önceden bilindiği gibi daha kısa dalga boyları genellikle daha mavi renkler ve daha uzun dalga boyları ise daha kırmızı renklerle ele alınır. İşlemciler, renkli bir görüntü yaratmak için benzersiz filtrelerin bir karışımını seçer, bu şekilde teleskobun birden fazla noktasından gelen verileri tek bir resimde bir araya getirirler.
Fakat hangi filtrelerin tercih edileceği ve bunların hangi noktada birleştirileceği, bir görüntünün üretiminde en önemli karardır. İşlemciler, nesnenin farklı özelliklerini vurgulayabilecek filtreler bulmaya çalışır. Bu sürecin nasıl bir etki gösterdiğini Güney Halka Bulutsusu'nun orta kızıl ötesi ve yakın kızılötesi aralıklarındaki farklı özellikleri gösteren iki görüntüsünde (üst görsel) görebilirsiniz.
Bazen bu filtreler birbirine çok yakın görüntüler oluşturur. Böyle anlarda bu görsellerin bir ortalaması tercih edilir. Ancak bu filtrelerin çoğu farklı özellikler barındırıyor. Karina Bulutsusu'na ait görüntülerde olduğu gibi inanılmaz zengin bir görüntü oluşturmak için her filtreye kendi renk aralığını verebilirsiniz. Örneğin, Karina'da kullanılan filtreler ona farklı bir bakış açısı kazandırdı, bu yüzden bu kadar çok renkli görünüyor.
Ardından sanat yeteneği devreye giriyor. İşlemciler, hem doğru hem de görsel olarak etkileyici bir görüntü oluşturmak için renkleri ve tonları ayarlamaya çalışıyor. Yani hem bilimsel doğruluk hem de çekici güzellik arasındaki dengeyi hedeflemek zorundalar. Böylece bu ikisi birbirini güçlendirmiş oluyor.
Bu şekilde ele almak, pek çok şaşırtıcı yanı bulunan Karina Bulutsusu gibi görsellerde kusursuz çalıştı. Ancak Webb'in derin alan görüntüsünü işlemek farklı bir yönelimi şart koşuyordu. Karina Bulutsusu gibi görüntülerde gösterilen galaksiler çok uzakta oldukları ve daima uzaklaştıkları için, yaydıkları ışık, Webb'in onları algılayabildiği kızılötesi aralığına getirilir. Bu kızılötesi ışık, görünür aralığa geri kaydırılmalıdır. Ardından her filtreyi bir renge atamak yerine altı filtre üç kanalda birleştirilir.
Bu yöntem Joe DePasquale'in daha yakındaki galaksileri beyaz ve mavi renklerle net bir şekilde göstermesine olanak sağlarken, daha uzak galaksiler kırmızı ve donuktu. DePasquale bu durumu şöyle anlatıyor:
İlk sürüm görüntüler tamamlanıp halkla açıldığında, STScI, NASA gibi kuruluşların diğer görüntü işlemcileriyle birlikte, gelecekteki verilerin bazı görüntü işlemelerini sürdürmeye devam edecek. Yani önümüzde daha göreceğimiz çok fazla James Webb fotoğrafı var.
Alyssa Pagan, Uranüs'ün halkalarını en iyi haliyle görebilmek ve daha etkileyici bulutsu fotoğrafları üzerinde çalışmak gibi güneş sistemimizdeki gezegenlere ait verileri görmekten büyük heyecan duyduğunu anlatıyor. Joe DePasquale ise daha farklı bir şeyin peşinde. Bu hafta yayınlanan görsellerden sonra, çok daha derin alanlara ait görseller üstünde çalışmayı bekliyor. Şu an bile bu kadar ayrıntılı görüntülere sahipken, bunlardan daha ayrıntılı görseller elde etmenin gerçekten de tarifi zor.
James Webb Uzay Teleskobu'nun Fotoğrafları Hakkında Sık Sorulanlar
James Webb Uzay Teleskobu ne tür bir teleskoptur?
JWUT, evrendeki en eski ve en uzak nesnelerden bazılarını gözlemlemek için tasarlanmış büyük, kızılötesi bir teleskoptur. Hubble Uzay Teleskobu gibi önceki uzay teleskoplarındaki aynalardan çok daha büyük olan 6,5 metrelik bir birincil aynaya sahiptir.
James Webb Uzay Teleskobu görüntülerini nasıl oluşturuyor?
JWUT görüntüleri, biri görünür ve yakın kızılötesi dalga boylarında, diğeri de orta kızılötesi dalga boylarında görüntüleme yapan iki görüntüleme modülüne sahip ana bilimsel aracı Yakın Kızılötesi Kamera'yı (NIRCam) kullanarak oluşturur. Uzaktaki nesnelerden gelen ışık teleskobun birincil aynasına girer, bu ayna ışığı ikincil bir aynaya ve oradan da NIRCam'e yansıtır. NIRCam'in dedektörleri ışığı yakalar ve dijital sinyallere dönüştürür, bunlar da daha sonra sofistike bilgisayar algoritmaları tarafından işlenerek görüntülere dönüştürülür.
James Webb Uzay Teleskobu görüntüler oluşturmak için neden kızılötesi ışık kullanıyor?
Kızılötesi ışık, toz ve gaza görünür ışıktan daha etkili bir şekilde nüfuz edebilir ve JWUT'nin görünür ışıkta gizlenmiş veya görülmesi zor olan nesneleri gözlemlemesine olanak tanır. Kızılötesi ışık ayrıca evrendeki nesnelerin sıcaklığını ve bileşimini ortaya çıkararak özellikleri ve kökenleri hakkında değerli bilgiler sağlayabilir.
James Webb Uzay Teleskobu'nun görüntü kalitesi diğer teleskopa kıyasla nasıldır?
JWUT'nin, Hubble Uzay Teleskobu gibi önceki uzay teleskopları tarafından üretilenlerden önemli ölçüde daha keskin ve daha ayrıntılı görüntüler üretiyor. Daha büyük aynası ve gelişmiş görüntü işleme algoritmaları, daha soluk ve daha uzak nesneleri daha net bir şekilde gözlemlemesini sağlayacaktır.