Las fotos del Webb

Is this the real life?
Is this just fantasy?
Freddie Mercury, Bohemian Raphsody

El telescopio Webb está diseñado para observar el universo en radiación infrarroja, que nosotros no podemos ver. ¿Qué nos muestran entonces las fotos que aparecen regularmente en la página oficial y en otros medios?

Es algo que siempre me preguntan: ¿son reales esas fotos, esos colores? ¿es lo que veríamos con nuestro ojos si estuviéramos ahí? La respuesta es que, tanto en el caso del Webb como en el de los telescopios que observan en el rango visible, pero también en las fotos que hacés con el celu, las imágenes son reconstrucciones matemáticas de la radiación electromagnética que llega al dispositivo detector.

En el caso del Webb, la reconstrucción matemática es complicadísima. Para empezar, como dijimos, el Webb ve en el infrarrojo. No hay nada misterioso en esto. Vale la pena recordar que hay 7 nombres para la radiación electromagnética (todas ellas familiares en la vida cotidiana): rayos gamma, rayos X, radiación ultravioleta, luz, radiación infrarroja, microondas y radio. Pero, aunque tienen distintos nombres (por razones históricas, o de instrumentación), no son fenómenos distintos. Todas son lo mismo: radiación electromagnética, es decir, vibraciones del campo eléctromagnético que llena el universo. Son luz; luz que no podemos ver con nuestros ojos, pero luz al fin. El Webb puede "ver" desde el color naranja hasta la mitad de la franja que llamamos infrarrojo. Para hacer "fotos", usa varias cámaras que hacen exposiciones a través de filtros que seleccionan una banda más o menos angosta de todo el espectro que llega al instrumento. 

La imagen así adquirida es una colección de números, suficiente para casi cualquier análisis científico. Pero para hacer imágenes que sean visualmente atractivas (para el público, pero también para los astrónomos), hay que procesarlas adicionalmente. Como sabe cualquier astrónomo aficionado que se dedique a la fotografía, las fotos astronómicas son inicialmente muy oscuras. El cielo nocturno es oscuro, después de todo. Así que lo primero que hace la persona que las procesa es seleccionar un rango de tonos y "estirarlo" para que aparezcan los detalles:

En el ejemplo la imagen estirada se ve gris, monocromática, porque corresponde a una única longitud de onda: 90 nm (nanómetros, en realidad, un rango estrecho alrededor de los 90 nm). Para construir una imagen "visible", RGB, se le asigna un color. Como 90 nm es un infrarrojo de onda relativamente corta, apenas más acá del rojo, se le asigna un color visible de onda corta, en este caso el azul. Se llaman "colores representativos". Todo esto se hace usando aplicaciones que procesan matemáticamente los números que representan las imágenes, similares a Photoshop o Gimp.

Después se hace lo mismo con algunas más de las imágenes monocromáticas que se hayan tomado para la exposición. Seguramente, para hacer una imagen visualmente atractiva, no se usen todas las exposiciones que se tomaron para fines científicos. Por ejemplo:

En general se conserva la relación entre las longitudes de onda, como en el ejemplo: a la exposición tomada a través del filtro de 200 nm se le asignó el verde, a la 335 nm el naranja, y a la de 444 nm el rojo. Finalmente se combinan todas ellas en una imagen a todo color:

¿Es lo que veríamos con nuestros ojos si estuviéramos allí? No, porque nuestros ojos no pueden ver el infrarrojo. ¿Es lo que percibiríamos con la palma de la mano, que puede "sentir" el infrarrojo? Claro que no, con la palma de la mano no tenemos la resolución suficiente como para percibir el infrarrojo en forma de imagen. ¿Pero, es real? Claro que sí, es real, tan real como una foto que hacés con el celu.

---

La foto del principio, de la Nebulosa Tarántula y el cúmulo estelar RMC 136, es de NASA/ESA/CSA/STScI/JWST. Las imágenes de los filtros las tomé de alguno de los manuales de operación del JWST. Las imágenes del procesmiento son de Jen Christiansen (graphic); NASA, ESA, CSA, STScI and Webb ERO Production Team (image source) (de una nota en Scientific American).