El 12 de julio, las primeras imágenes a todo color del Telescopio Espacial Webb nos permitieron ver varias nebulosas, galaxias y hasta un exoplaneta como nunca antes lo habíamos visto. Pero el Webb solo capta luz infrarroja e infrarroja cercana, que el ojo humano es incapaz de ver por sí solo, así que, ¿de dónde provienen todos esos espectaculares colores?

Los expertos en imágenes que hay en el equipo del Webb tienen la tarea de convertir los datos de las imágenes infrarrojas del telescopio en coloridas instantáneas de nuestro cosmos. Para ello, asignan varias longitudes de onda infrarrojas a los colores del espectro visible: nuestros rojos, azules, amarillos, etc. Pero aunque las imágenes procesadas por el equipo de Webb no son lo que literalmente ve el telescopio, eso no hace que sean inexactas.

“Algo sobre lo que he estado tratando de cambiar la opinión de la gente es que dejen de obsesionarse con la idea de ‘¿es así como se vería si pudiera ir en una nave espacial y mirarlo en persona?’”, nos explicaba por teléfono Joe DePasquale, un desarrollador de imágenes de datos del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial. “A un biólogo no le preguntas si de alguna manera puedes reducirte al tamaño de una célula y observar el coronavirus”.

Las primeras imágenes de prueba de Webb sirvieron para terminar de alinear sus espejos y capturaron una toma teñida de naranja de la Gran Nube de Magallanes . Estas primeras tomas no eran imágenes a color representativas; una usaba un filtro monocromático (su imagen era en escala de grises) y la otro simplemente tradujo la luz infrarroja a las bandas de color visibles del rojo y del amarillo para que el equipo pudiera ver ciertas características de la nube. Pero ahora, con el telescopio en funcionamiento, las imágenes que se están haciendo públicas están llenas de colores brillantes, como esta última imagen de la galaxia Rueda de carro .

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La astronomía a menudo se realiza fuera del espectro visible, porque muchos de los objetos más interesantes del espacio brillan intensamente en luz ultravioleta, rayos X e incluso en ondas de radio (estas categorías dependen de la longitud de onda de los fotones). El Telescopio Webb está diseñado para ver luz infrarroja, cuya longitud de onda es más larga que la luz visible roja pero más corta que las microondas.

La luz infrarroja puede penetrar espesas nubes de gas y polvo en el espacio, lo que permite a los investigadores ver algunos de los secretos de nuestro universo que permanecían ocultos hasta ahora. Resulta especialmente intrigante para los científicos que la luz del universo primitivo se ha estirado a medida que el universo se ha expandido, lo que significa que lo que alguna vez fue luz ultravioleta o visible ahora puede ser infrarroja (algo que se conoce como “corrimiento al rojo” en física y astronomía).

“Estos son instrumentos que hemos diseñado para extender el poder de nuestra visión, e ir más allá de lo que nuestros ojos no son capaces de percibir porque no son sensibles”, afirmaba DePasquale. “Estoy tratando de sacar a relucir la mayor cantidad de detalles y la mayor riqueza de colores y complejidad que se encuentra en los datos sin cambiar en realidad nada”.

Las imágenes sin procesar del Webb están tan repletas de datos que deben reducirse antes de traducirlas a luz visible. Las imágenes también deben limpiarse de artefactos como rayos cósmicos y reflejos de estrellas brillantes que llegan a los detectores del telescopio. Si vieses una imagen del Webb antes de ser procesada, verías algo así como un rectángulo negro salpicado de puntos blancos.

“Creo que cuando oímos hablar de todo eso de ‘colorear’ o de los ‘falsos colores’ hay algunas connotaciones que implican que existe algún proceso en el que estamos eligiendo colores de forma arbitraria para crear una imagen en color”, dijo DePasquale. “Preferimos el término ‘Color representativo’ para el tipo de trabajo que hacemos, porque creo que abarca perfectamente el trabajo que hacemos de traducir la luz para crear una imagen de color real, pero en un rango de longitud de onda al que nuestros ojos no son sensibles”.

A las ondas infrarrojas más largas se les asignan colores más rojos y a las longitudes de onda infrarrojas más cortas se les asignan colores más azules. (La luz azul y violeta tiene las longitudes de onda más cortas dentro del espectro visible, mientras que el rojo tiene la más larga). El proceso se denomina ordenamiento cromático y el espectro se divide en tantos colores como sea necesario para capturar el espectro completo de luz representado en la imagen.

“Tenemos filtros en los instrumentos que recolectan ciertas longitudes de onda de luz, a las que luego aplicamos un color que se acerca más a lo que pensamos que sería en el espectro visible”, nos explicaba Alyssa Pagan, desarrolladora de imágenes científicas del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial.

El orden cromático depende también de qué elementos estamos fotografiando. Cuando se trabaja con longitudes de onda de banda estrecha en luz óptica (oxígeno, hidrógeno ionizado y azufre, por ejemplo), los dos últimos emiten en rojo. Entonces, el hidrógeno podría cambiar a luz verde visible, para brindarle al espectador más información.

“Es un equilibrio entre arte y ciencia, porque quieres mostrar tanto la parte científica como los elementos distintivos, y a veces esas dos cosas no necesariamente funcionan juntas”, añadió Pagan.

Las primeras imágenes en color representativas del Webb se publicaron el 12 de julio, más de seis meses después del lanzamiento del telescopio. Tras su lanzamiento, el Webb viajó alrededor de un millón y medio de kilómetros hasta el punto hasta punto L2, un lugar donde los efectos gravitatorios hacen que las naves espaciales puedan permanecer en órbita sin que haga falta utilizar mucho combustible.

El telescopio se fue desplegando por el camino, y una vez allí los científicos de la misión comenzaron a alinear sus espejos y a poner en marcha sus instrumentos. El telescopio tiene cuatro instrumentos: una cámara de infrarrojo cercano (NIRCam), un espectrógrafo de infrarrojo cercano, un instrumento de infrarrojo medio (MIRI) y un sensor de guía y un espectrógrafo para apuntar objetivos con precisión y caracterizar las atmósferas de los exoplanetas.

La gran cantidad de polvo de algunas galaxias y nebulosas son transparentes para la NIRCam y eso le permite capturar estrellas brillantes en longitudes de onda más cortas. MIRI, por el contrario, puede observar discos de materia que se convertirán en planetas, así como polvo calentado por la luz de las estrellas.

Cuando se ensamblan las imágenes del telescopio, los procesadores de imágenes trabajan con los científicos para decidir qué características de un objeto determinado deben aparecer resaltadas en la imagen.

Cuando el James Webb fotografió el Quinteto de Stephan, una agrupación de cinco galaxias cercanas, dio como resultado una imagen de 150 millones de píxeles compuesta por 1000 imágenes distintas tomadas por MIRI y por la NIRCam. Sin embargo, si lo vemos con los ojos del MIRI, el polvo caliente es lo que predomina en la imagen.

DePasquale y Pagan ayudaron a crear las imágenes de Webb que hemos visto todos, llenas de color y de significado. En aquella impresionante imagen de la Nebulosa de la Quilla, diferentes filtros consiguieron capturar el gas azul ionizado y el polvo rojo. En los pases iniciales de la imagen de la nebulosa, el gas oscurecía la estructura del polvo, y los científicos tuvieron que pedir al equipo de procesamiento de imágenes que “reducir un poco el tono del gas”, explicaba Pagan.

Sacar información con los instrumentos del Webb es tan solo la mitad del trabajo. Traducir esos datos en imágenes que nos permitan entender y observar mejor nuestro universo distante, es la otra mitad del puzzle.