天文照片中的颜色

发布单位:可观自然教育中心暨天文馆

  大家在网上看到一些深空天体照片时,是否觉得照片的颜色十分艳丽?但其实这些照片大部分都是由科学家自己「上色」,并非反映这些深空天体的真实颜色,究竟这些颜色有什么特别意义呢?

  科学家最常用的一种上色方法为RGB颜色模型,科学家先用三张滤镜拍摄三张不同的照片,然后把三张照片分别填上红、绿、蓝三种颜色,再把它们重叠合成。最后进行一些光暗调节后,便会成为我们在网上经常看见的深空天体照片。

  那么我们应该如何选择用什么滤镜去拍摄一张照片呢?这要根据该天体所发出的光谱而定。每个深空天体都会发出一种特定的光谱,而当中会有某种特定波长的光的线段比较强,我们就选择一些包含该特定波长的滤镜。

M51在可见光的光谱
图片 1:M51在可见光的光谱
Credit: Stellarscenes, Naoyuki Kurita

  笔者曾使用这个方法拍摄出M51涡状星系的相片,我们可以看见上图红色圈中有几条特别明显的发射线,于是笔者分别选择了425nm、520nm及Hα(656nm)滤镜,作为蓝色、绿色及红色的相片,在进行一些光暗调整后,会得出下图的结果。

笔者拍摄的M51
图片 2:笔者拍摄的M51

哈勃太空望远镜所拍摄的M51
图片 3:哈勃太空望远镜所拍摄的M51
Credits: NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

  我们可以看见照片中不同位置有不同颜色,而这正与M51的发射线有关,当某种颜色愈明亮,代表某种特定发射线愈强,亦暗示对应该发射线的特定化学物质在该天体中该位置的丰度。以图片2中的红色为例,红色所代表的最主要为Hα线,这种线大多源自于一些早期较高温的恒星附近的电离氢,而这些恒星大多集中在星系的旋臂,所以我们可以看到M51中旋臂位置中有较多的红色。

  同一个原理亦可应用至其他颜色上,当我们了解到相片中的颜色所代表的波长,便能知道这些发射线的来源,从而了解不同恒星或物质的分配。所以下次大家在欣赏一张天文照片时,不妨了解一下相片背后用了什么滤镜拍摄以及它的光谱,从而了解该天体的化学物质组成及分布。

可观自然教育中心暨天文馆
实习生谢梓淇

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