大家都见过NASA发布的绚丽的星云照，它们每每有着丰富的细节和多彩的颜色，每次一发布就会成为热门桌面图片。但实际上，即便借助大口径望远镜，我们用肉眼也看不到这些绚丽的星云星系，只能看到灰不溜秋的一小团。
左图为仿照的人眼看到的猎户座大星云｜作者拍摄 右图为哈勃太空望远镜拍摄的猎户座大星云｜NASA
那么问题来了，NASA骗人了吗？这些梦幻的照片是NASA“P”的吗？那些深深镶嵌在宇宙中的天体，到底是什么颜色？
哈勃拍摄的M104草帽星系｜NASA
真的假的？
1.深空天体到底有没有颜色？
有。
天文领域对“颜色”有很多种不同的定义，本文所利用的“颜色”指的便是日常生活中所用的红、绿、蓝等观点。
大部分深空照片的拍摄工具都是三类天体：星云、星系和星团。星云便是宇宙里的一些气体和尘埃；星团便是许多恒星的聚拢体；星系则是恒星、星云、星团和暗物质等等等等的凑集体。所有这些深空天体都是有颜色的。
像太阳这样的恒星是宇宙天体光芒的紧张来源之一。数不胜数的恒星会因温度不同从而表现出由黄到蓝的颜色，常日情形下，恒星的表面温度越高，恒星的颜色就越偏蓝，反之就越偏黄。
而大部分星团和星系发出的光都是由包含个中的恒星的光组成的，是这些恒星的颜色之和。
有些星云中的氢原子被引发发出红光，这些星云的紧张颜色就会呈现出赤色。另一些星云会由于散射附近恒星的光从而显现出蓝色，就像我们的天空散射太阳光也显现成蓝色一样。
哈勃拍摄的猫眼星云｜NASA
2.为什么我看不见？
宇宙中的天体确实是绚丽多彩的。不过大部分天体是我们用肉眼看不到的，哪怕我们把眼睛瞪得像铜铃。
人眼之以是看不到深空天体的颜色，并不是由于它们没有颜色，只是由于这些深空天体太过迢遥，且对我们来说太暗了。人眼卖力感想熏染色彩的视锥细胞，并不能有效识别暗弱物体的颜色。如果我们能将这些深空天体变亮几千几万倍，那么我们通过人眼也能看到他们的色彩了。仔细回忆一下，你半夜摸黑起夜的时候，能不能看清你们家家具的颜色呢？
大概用这个山魈意思意思吧｜在家办公的编辑在厕所里拍的果壳商店量子积木
3.那那些照片是？
至于那些绚丽多彩的深空天体照片，有很大一部分确实是真实的色彩，但也有一些是合成的、与人眼视觉不符的伪色。所谓“真实的色彩”，我们这里将它大略定义为“在光芒充足的情形下，人眼看到的色彩”。只管不同的照片可能在饱和度和色相上面有一些加工，但大致是符合人眼的视觉习气的。
深空拍照照片的色彩紧张有三种天生办法。我们可以利用单色滤镜拍摄红绿蓝通道合成彩色照片，也可以利用彩色相机直接拍摄彩色照片。这两种方法天生的颜色都是真实的颜色。第三种办法便是拍摄其他波段的旗子暗记来天生伪色，而伪色就不再是“真实的色彩”了。
当然天文拍照师在进行照片的后期处理时也势必会对图像的比拟度，饱和度等等进行适当的调度，不过这些操作在日常的风光拍照中也相称常见，一张风光原片和后期处理过的电影每每会带给人们不同的感想熏染。
左图为原图，右图为经由一定后期处理的图片，这张照片拍摄了一种很常见的天象：日晕｜编辑拍摄
给宇宙上色的3种方法
1.3个滤镜拍3张照片，然后合成
先发一张我用这个方法拍的M20三叶星云的照片镇楼。后文多次用到这个星云的照片来举例，请记住它的样子。
M20三叶星云，三叶星云位于人马座，梅西耶编号是M20。它由发射星云和反射星云组合而成，因形状像三片树叶而
一样平常来说，专业天文台利用的相机都是单色黑白相机，它们拍摄的深空天体照片是通过三个通道色彩合成的办法来表示天体颜色的。通过在单色相机前面加上特定的滤镜，我们可以只让特定颜色的光通过，只拍摄天体的红光、绿光和蓝光，得到红（R）绿（G）蓝（B）三个通道的3张照片，再用这3张单色照片合成1张彩色图片。末了通过适当的白平衡步骤，一张彩色的深空天体照片就处理完成了。
从左到右依次是上面那张图三叶星云的红、绿和蓝色通道。
2.1个像素拍1种颜色，然后靠猜
第二种方法比第一种方法更大略粗暴，便是直接用普通的彩色相机拍摄。
有些人对上一种RGB通道合成的办法存在质疑，认为这种合成的色彩并不能代表天体真实的色彩。但事实上我们普通的彩色单反相机、手机乃至人眼都是通过这种多通道合成的办法来天生彩色图像的。
只不过我们的相机和手机并不须要像上文先容的那样，改换不同滤镜拍摄三张照片。那是由于这些相机已经在每一个像素表面都覆盖了一片滤镜，让每一个像素只吸收R、G、B个中一种颜色的光，这种滤镜叫做“拜尔滤镜”。这样每个像素都拥有了个中一个通道的信息，而这个像素其他两个通道的信息可以通过周围像素的数据用插值的方法猜出来。
拜尔滤镜示意图，不同感光元件的拜尔滤镜排列办法和透过曲线都不一样，佳能相机常日是如图所示的RGGB（红绿
举一个最大略的例子，我们用单反相机去拍摄一朵赤色的花，在花的部分只有表面覆盖赤色滤镜的像素能够感想熏染到光芒，而它周围表面覆盖绿色和蓝色滤镜的像素都没什么信息，因此聪明的相机就可以猜出这一片区域的颜色都是赤色。
从左到右分别是月季花的真实色彩、赤色通道和绿色通道。｜原图来自图虫创意，由编辑通道提取
不过毕竟是猜出来的，通过拜尔滤镜算出的颜色是远不如分别拍摄RGB三个通道后合成的颜色的。尤其是当一颗星星在照片中只占一两个像素大小的时候，猜色的准确度就大大降落了。
下面再次有请三叶星云闪亮登场。下面三张图分别是我用第一种方法和第二种方法拍摄的三叶星云。你仔细品，颜色实在并没有太大的差别，都是真实的色彩。
左图：利用天文台相机RGB通道拍摄；右图：普通彩色相机接上望远镜拍摄｜作者拍摄
以上两种方法实在实质上没有很大差异，都是通过只许可透过特定光的滤镜拍摄。这种滤镜叫做“宽带滤镜”，指的是能够透过一定范围波长的光芒的滤镜，通过范围一样平常在几百纳米。
3.这回这个是假的
我们能够通过红绿蓝通道合成来表示天体真实的颜色。不过针对前文对“真实的颜色”的定义，有些深空天体的照片颜色并不是天体真实的颜色，而是伪色。
比如哈勃望远镜拍摄的这张著名的《创生之柱》，用的便是伪色。它拍摄的是M16鹰状星云。将硫原子发出的[SII]发射线（671纳米）当作赤色，氢原子发出的Hα发射线（656纳米）当作绿色，氧原子发出的[OIII]发射线（500纳米）当作蓝色——虽然它们用肉眼看起来实在是红、红、绿——来合成照片，就得到了一张全新的照片。
M16鹰状星云《创生之柱》｜NASA
伪色虽并不能反响天体真实的颜色，但是能在一定程度上反响天体不同物质的分布，远远比真实的色彩更清晰。
左图为玫瑰星云真实的颜色，右图为利用窄带滤镜拍摄的哈勃色玫瑰星云。｜作者拍摄
除了电磁波可见光波段的图像以外，这种伪色方法还广泛用于电磁波的其他波段，比如X射线、红外和射电波段。这张编号为NGC5128的星爆星系就结合了可见光、X射线以及射电波段数据。图中的喷流部分并不是可见光，而是X射线和射电波段的旗子暗记。像这样只能透过特定波长的旗子暗记的滤镜叫做“窄带滤镜”，一样平常将带脱期制在10纳米以内。
NGC5128星爆星系｜www.eso.org
如果有小伙伴想要自己利用NASA的数据去制作一张图片，那么可以访问Hubble Lagacy Archive（https://hla.stsci.edu/）的网站去下载原始数据，事实上NASA发布的很多图片都是由爱好者自己处理制作的，有些图片比专业天文学家制作的还要高明。
虽然我们的肉眼看不到太空深处那些绚丽的色彩，但我们一贯在费尽心机捕捉宇宙中那些微弱的光。千百万光年以外的洪荒宇宙，就在地球上一个个微小却充满好奇心的你我面前。
作者：马门溪龙喂养员
编辑：小笛、Luna
审核：Steed
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