挑選宇宙中最佳天文圖片的孤獨(dú)工作

編譯 高斯寒

位于巴爾的摩的空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所舉辦的活動(dòng)展示了詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡拍下的第一批圖像

2022年6月，各路專家在巴爾的摩匯聚一堂，從詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡拍下的照片選出若干與公眾分享。揀選照片可不容易。投影儀投射出的照片亮起后，幾秒鐘過去，只響起一聲輕輕的“哇噢”，每個(gè)人都還在處理剛剛接收到的信息。

接著，人群中爆發(fā)出更多聲的“哇噢”，大家彼此交談，發(fā)出歡笑。兩位天文學(xué)家阿馬亞·莫羅-馬?。ˋmaya Moro-Martin）和卡爾·戈登（Karl Gordon）突然離開座椅，湊近幕布上的太空奇景——“這是噴流！到處都是噴流！”——他們對從星云中誕生的新恒星如夢如幻的壯麗景象感到興奮不已。

屏幕畫面不斷放大，像一塊突出的海岬，有數(shù)光年之長，凸現(xiàn)出來。

“我的天啊?！庇腥梭@嘆道。

“歡迎入伙?！逼渌嘶貞?yīng)道。

星期二上午，科學(xué)家對外公布了這張船底座星云的圖像和韋布空間望遠(yuǎn)鏡取得的其他最新觀測成果。但是，在另一個(gè)星期二上午，這些照片早已初次露面。那是在6月時(shí)，位于巴爾的摩的空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所里，一支小團(tuán)隊(duì)攥著咖啡杯，圍坐在一張會(huì)議桌旁，進(jìn)行晨會(huì)，將人類最新和最精良的“眼睛”所能看見的景象進(jìn)行處理，重新包裝，供大眾消費(fèi)。團(tuán)隊(duì)成員在一開始就已經(jīng)簽署了保密協(xié)定，確保不會(huì)提前泄露。

似乎沒人知道如何形容這張圖像。就算對于天文學(xué)家而言，這張圖像也有些地方挺陌生。“這處小小的拱形結(jié)構(gòu)——我不理解?！备甑遣┦渴种钢f道。也許他們可以稱之為“香蕉”或“拐杖糖”。那么其余的部分呢？是超脫塵世的風(fēng)景，是星空下的“紀(jì)念碑谷”。

在六周的時(shí)間內(nèi)，這支由天文學(xué)家、新聞官和科技傳播者構(gòu)成的團(tuán)隊(duì)與時(shí)間競爭，為2021年圣誕節(jié)發(fā)射升空、價(jià)值100億美元的韋布空間望遠(yuǎn)鏡匯編出一份早期亮點(diǎn)剪輯。其中包括許多首次見到的畫面，打算讓大眾提前領(lǐng)略下這個(gè)比整個(gè)漫威電影宇宙更昂貴的太空任務(wù)的終極承諾。

空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的天文學(xué)家莫羅-馬丁

空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的天文學(xué)家戈登

在發(fā)布圖片前一天的晚上，美國總統(tǒng)拜登在白宮召開了新聞發(fā)布會(huì)，他在活動(dòng)的最后進(jìn)一步加碼，說：“這些圖片將會(huì)提醒全世界，美國能做出了不起的事情。”

即使是達(dá)到這一步，也是經(jīng)歷了數(shù)十年的籌劃、計(jì)劃取消的威脅、一次次的拖延、全球疫情和令人苦惱的逆折紙?jiān)O(shè)計(jì)（要在深空展開望遠(yuǎn)鏡，又不弄壞它的設(shè)計(jì)）之后才實(shí)現(xiàn)的。巴爾的摩的這支團(tuán)隊(duì)的任務(wù)是科學(xué)、公眾傳播和品牌管理的綜合：既要讓受眾感到震撼，也要向政策制定者展現(xiàn)撥款花到哪些地方，并且讓科學(xué)界的其余成員放心（在漫長的等待后，我們可能終于企及宇宙中一些最為難以捉摸的秘密）。

這臺(tái)新望遠(yuǎn)鏡有一個(gè)仍然在運(yùn)作的前輩——哈勃空間望遠(yuǎn)鏡。哈勃望遠(yuǎn)鏡目前已有32歲，完全可以歸入千禧世代，它的故事凸顯了空間望遠(yuǎn)鏡的風(fēng)險(xiǎn)有多大。哈勃望遠(yuǎn)鏡的初次觀測圖像明顯地透露出，望遠(yuǎn)鏡的鏡片有缺陷，這點(diǎn)使得美國國會(huì)惱怒，也使得項(xiàng)目成了一個(gè)大笑話。但在成功的維修后，哈勃望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的科學(xué)家繼續(xù)拍下令人驚掉下巴、像病毒一樣瘋狂傳播的星系和星云照片，譬如激勵(lì)無數(shù)人從事科學(xué)生涯的那幅《創(chuàng)生之柱》（Pillars of Creation）。

但韋布空間望遠(yuǎn)鏡與它完全不同，它性能獨(dú)特而先進(jìn)，就連見多識(shí)廣的天文學(xué)家都不知該預(yù)期它會(huì)產(chǎn)生怎樣的圖像。很大一部分原因是，韋布空間望遠(yuǎn)鏡在紅外波長下運(yùn)作。在這些人類肉眼無法看見的波長下，哈勃望遠(yuǎn)鏡觀察到，貌似結(jié)實(shí)的云團(tuán)分解為卷云，遙遠(yuǎn)的星系變得更亮，新的細(xì)節(jié)從黑暗中顯現(xiàn)，瀕死恒星最后噴出的有機(jī)分子的光照得太空本身發(fā)紅。

單單展出這些圖像就需要獨(dú)特的調(diào)色板和風(fēng)格。美國宇航局（NASA）希望在韋布空間望遠(yuǎn)鏡上線的六周內(nèi)開始推出第一批圖像。盡管連續(xù)幾周凝視深邃的宇宙壯麗景象會(huì)有額外好處，但事實(shí)證明，圍繞該項(xiàng)目的這份工作十分孤獨(dú)。

譬如說，六月初的時(shí)候，領(lǐng)導(dǎo)這支先期公布團(tuán)隊(duì)的天文學(xué)家克勞斯·蓬托皮丹（Klaus Pontoppidan）是第一個(gè)下載新望遠(yuǎn)鏡完整“深空”景象的人類。和人類運(yùn)用過的任何儀器相比，這次對遙遠(yuǎn)星系的探測觀察更加遠(yuǎn)地望向時(shí)間的起點(diǎn)和太空的邊沿。蓬托皮丹說：“我坐在位子上，注視著圖像，看了整整兩小時(shí)，非常想和別人分享，但我不能那么做?！?/p>

太空探索從來都不只是關(guān)于太空而已。故事也很重要。這些故事常常由圖像來講述，無論是一張印在報(bào)紙頭版上的照片，還是搶眼的直播節(jié)目，抑或奈飛（Net fl ix）特別節(jié)目，都一樣。這個(gè)傳統(tǒng)至少能追溯到20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)擔(dān)任NASA局長的詹姆斯·韋布（James Webb）采納利用藝術(shù)和視覺傳達(dá)來證明阿波羅計(jì)劃的正當(dāng)性。

“他實(shí)際上來自國務(wù)院，他在那兒十分熟悉瞄準(zhǔn) ‘情感和理智’ 的宣傳運(yùn)動(dòng)?！蹦霞永Ｄ醽喆髮W(xué)的科學(xué)史專家洛伊絲·羅松（Lois Rosson）說道。韋布擔(dān)任美國國務(wù)院副國務(wù)卿時(shí)，國務(wù)院發(fā)起了一場針對同性戀雇員的肅清運(yùn)動(dòng)，這促使不少團(tuán)體呼吁NASA為韋布空間望遠(yuǎn)鏡重新取名，但這項(xiàng)呼吁未受到有關(guān)部門的重視。

羅松說，在阿波羅計(jì)劃的年代，NASA大肆宣傳宇航員本身和宇航員拍下的照片，令其充斥公眾領(lǐng)域。1968年的圣誕前夜，阿波羅8號的機(jī)組人員抓拍到一張著名的照片《地球升起》，它成為早期環(huán)境運(yùn)動(dòng)的試金石，揭示了我們的世界只是月球上空的一個(gè)脆弱的藍(lán)色新月狀星球。僅僅數(shù)日后，《時(shí)代》周刊和《生活》雜志將這張照片配上詩歌一同刊登，當(dāng)美國郵政署將照片印到郵票上時(shí)，配上一句相應(yīng)的引文，也就是《創(chuàng)世記》的頭幾個(gè)字。阿波羅8號的美國宇航員環(huán)繞月球飛行時(shí)，就向地球上的聽眾們念了《創(chuàng)世記》的片段。

空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的安保人員看著韋布望遠(yuǎn)鏡的觀測成果直播

阿波羅項(xiàng)目失去資金后的數(shù)十年里，從NASA任務(wù)中出現(xiàn)了一種新的視覺文化，該文化與位于加州的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室和一批親近好萊塢的科學(xué)家（如卡爾·薩根）密不可分。他們宣揚(yáng)一種漫游太空的全新理由，即為了滿足知識(shí)上的好奇心，而不只是為了擊敗蘇聯(lián)人。新的媒體和政客被邀請到慶?；顒?dòng)上，目睹人們熱切地期待能一窺其他行星。這個(gè)時(shí)期正值數(shù)碼影像的開端，執(zhí)行旅行者號飛行器之類任務(wù)的工程師常常試驗(yàn)整合多波長數(shù)據(jù)成為擁有超級鮮艷色彩的畫面。斯坦福大學(xué)的視覺文化歷史學(xué)者伊麗莎白·凱斯勒（Elizabeth Kessler）說：“它們看上去像搏動(dòng)、變換、變形、致幻的色彩?！?/p>

1968年阿波羅8號任務(wù)中拍攝的《地球升起》

2009年，宇航員在太空漫步，維修和調(diào)整哈勃空間望遠(yuǎn)鏡

下一次飛躍伴隨著20世紀(jì)90年代中期的哈勃望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡有著一系列的創(chuàng)新：維修好的望遠(yuǎn)鏡本身有著史無前例的鷹眼視覺，在數(shù)字處理方面有快得多的工具，還有初生的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送令人難忘的圖片，烙印在全球各地民眾的視網(wǎng)膜上。

太空沒有方向可言，但哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍下的許多最為出名的照片將貌似結(jié)實(shí)的表面置于相框底部，呈現(xiàn)模糊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)上升的景象和上方的空曠地平線。凱斯勒博士主張，這種視覺風(fēng)格沿用一種明顯的、深植于美國人集體心理的美國式圖像語言。想想19世紀(jì)美國西部邊疆測勘中的圖畫、安塞爾·亞當(dāng)斯（Ansel Adams）的攝影作品、無數(shù)西部片中的背景景色——或者蘋果電腦的桌面背景中出現(xiàn)的約塞米蒂國家公園中的酋長巖。

類似地，處理哈勃數(shù)據(jù)的圖像處理員采用的調(diào)色板很快就支配了深空攝影的廣闊世界。這個(gè)系統(tǒng)至今依然廣泛應(yīng)用，遵循一項(xiàng)叫作“彩色順序”的規(guī)則，該規(guī)則模仿我們的視覺系統(tǒng)感知短波長為藍(lán)色、較長波長為綠色、我們能看到的最長波長為紅色的方式。

哈勃的調(diào)色板將望遠(yuǎn)鏡看見的某個(gè)波長與它在人類肉眼中顯示的顏色相匹配時(shí)，并不過分注意細(xì)節(jié)。譬如，在數(shù)字太空遠(yuǎn)景中看上去像藍(lán)色的部分，假如你是從一艘路過的太空船的觀察窗望過去的話，可能顯示為更貼近綠色。但這套彩色順序規(guī)則依然保持完整。圖像中最短的波長幾乎永遠(yuǎn)渲染為藍(lán)色，最長的波長渲染為紅色，以此類推。結(jié)果得到的圖像是自然主義風(fēng)格和用超人類感官可能見到的景象之間的平衡——相當(dāng)逼真，但在炙熱的等離子體、較冷的星際云方面，呈現(xiàn)的信息更為豐富。

韋布望遠(yuǎn)鏡任務(wù)和哈勃望遠(yuǎn)鏡任務(wù)的控制中心同樣都在美國約翰霍普金斯大學(xué)內(nèi)的一座土褐色辦公樓里，延續(xù)了相同的血脈，尤其是在“彩色順序”規(guī)則的運(yùn)用上。采用這個(gè)規(guī)則后，能從人類肉眼永遠(yuǎn)無法看見的紅外波長中提取出合情合理的色彩信息。然而，在為宇宙上色之前，天文學(xué)家首先得要構(gòu)想好，史上最為強(qiáng)大的“眼睛”初次睜開后做些什么。

2016年，來自空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所、NASA、歐洲和加拿大航天機(jī)構(gòu)的代表匯聚一堂，開始選擇韋布望遠(yuǎn)鏡的第一個(gè)演示觀測目標(biāo)。代表們在一個(gè)個(gè)符合望遠(yuǎn)鏡科學(xué)目標(biāo)的選項(xiàng)框內(nèi)打上記號：比既往深空更加深的視野，在真空中像水母一樣脈動(dòng)的星系，伴隨系外行星的恒星，船底座星云之類的恒星形成區(qū)域，諸如此類。最終，這個(gè)遴選過程提名了大約70個(gè)可能的觀測目標(biāo)。

哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝到的星系團(tuán)SMACS 0723（左）。天文學(xué)家埃斯皮諾薩在韋布望遠(yuǎn)鏡拍下的同一個(gè)星系團(tuán)（右），被稱為韋布望遠(yuǎn)鏡的第一張深空紅外圖像

韋布空間望遠(yuǎn)鏡開始運(yùn)作后，代表們將這份名單削減到韋布望遠(yuǎn)鏡在6周的限期內(nèi)所能對準(zhǔn)的區(qū)域。

接著在6月初，最早的觀測結(jié)果開始如涓涓細(xì)流一般傳送到蓬托皮丹博士的電腦里，在這個(gè)保密階段，他擁有唯一一個(gè)被授權(quán)獲取數(shù)據(jù)的韋布望遠(yuǎn)鏡用戶帳號。團(tuán)隊(duì)以數(shù)字方式整合原始幀為更深邃、更光亮的曝光圖像，再交給圖像處理員進(jìn)行色彩渲染。

“我感到震撼極了，”首席圖像處理員喬·德帕斯奎爾（Joe Depasquale）如此說道，形容他見到形成恒星的星云場面后的感覺，“這會(huì)震撼到許多人的頭腦?！?/p>

他說，一些視覺特征早已出現(xiàn)。韋布望遠(yuǎn)鏡得到的圖像中的恒星有六星芒，不像大多數(shù)太空攝影中常見的四星芒。這個(gè)現(xiàn)象的出現(xiàn)是因?yàn)槿肷涔庾舆M(jìn)入望遠(yuǎn)鏡，再被六邊形鏡子匯聚起來。

天文學(xué)家埃斯皮諾薩在向科學(xué)家做介紹

在特定波長下，原本看上去彌散的星際云似乎擁有類似肥皂泡的堅(jiān)固表面，這些星際氣體的表層從附近恒星吸收紫外線，再以紅外輻射的形式將其照回太空。

在中紅外波長下，由于恒星衰老產(chǎn)生被稱為“多環(huán)芳香烴”的發(fā)光分子，使得太空本身看起來像燃燒一般，色彩再度變得混亂。“我們最終擁有了迷幻的紫色云團(tuán)?！钡屡了箍鼱栒f。

韋布空間望遠(yuǎn)鏡拍下的照片中，會(huì)有哪張像阿波羅機(jī)組人員拍下的照片那樣載入史冊嗎？或者像哈勃望遠(yuǎn)鏡拍下的照片那樣被貼在科學(xué)課教室墻上，被導(dǎo)演特倫斯·馬利克（Terrence Malick）和《雷神索爾》系列電影模仿？我們終會(huì)見其分曉。但就目前而言，至少“水龍頭”已經(jīng)打開，宇宙的景象正在不斷涌入。

在6月初的會(huì)議上，與會(huì)者聚精會(huì)神看了半小時(shí)的船底座星云圖像后，轉(zhuǎn)移注意力，注視起另一幅觀測圖像。空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的天文學(xué)家內(nèi)斯特·埃斯皮諾薩（Nestor Espinoza）炫耀起一張新鮮圖片，一顆氣態(tài)巨行星不只是在一顆恒星前面掠過，而且是在一個(gè)太陽黑子前面掠過。

莫羅-馬丁博士覺得她可能看到了一幅模擬圖，于是問道：“這張圖是真的嗎？”埃斯皮諾薩博士證實(shí)了這是一張真實(shí)的照片，莫羅-馬丁博士驚訝地喘氣，會(huì)議室里再度爆發(fā)出一陣咯咯的笑聲。

資料來源The New York Times